WO2016202645A1 - Pneumatique pourvu d'une bande de roulement comprenant un elastomere dienique, un elastomere thermoplastique et une resine thermoplastique comprenant des motifs polyphenylene ether - Google Patents

Pneumatique pourvu d'une bande de roulement comprenant un elastomere dienique, un elastomere thermoplastique et une resine thermoplastique comprenant des motifs polyphenylene ether Download PDF

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WO2016202645A1
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elastomer
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Christophe Chouvel
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Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
Michelin Recherche Et Technique S.A.
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    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • B60C1/0016—Compositions of the tread
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    • C08L53/02—Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers of vinyl-aromatic monomers and conjugated dienes
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    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend

Definitions

  • a tire having a tread comprising a diene elastomer, a thermoplastic elastomer and a thermoplastic resin comprising polyphenylene ether units
  • the present invention relates to tires provided with a tread.
  • the tread comprises, as elastomer, diene elastomers. This type of tread is well known and described in many documents.
  • treads comprising a mixture of diene elastomer and thermoplastic elastomer.
  • WO 2010/105984 discloses tread compositions comprising a styrene-butadiene copolymer (SBR), a polybutadiene (BR) and an unsaturated thermoplastic styrene elastomer (TPS) and a reinforcing filler to improve the strength tire wear.
  • SBR styrene-butadiene copolymer
  • BR polybutadiene
  • TPS unsaturated thermoplastic styrene elastomer
  • thermoplastic elastomer being a block copolymer comprising at least one elastomer block and at least one thermoplastic block, and the total content of thermoplastic elastomer being within a range of 65 to 100 phr ( parts by weight per hundred parts of elastomer).
  • SIS styrene-isoprene-styrene triblock copolymer
  • a tire provided with a tread comprising a specific thermoplastic elastomer, a diene elastomer and a specific thermoplastic resin makes it possible to obtain an excellent balance between rolling resistance. and wet grip.
  • the invention therefore relates to a tire comprising a tread, a crown with a crown reinforcement, two flanks, two beads, a carcass reinforcement anchored to the two beads and extending from a flank to the rear.
  • the tread comprises a composition based on at least one diene elastomer, at a level of between 35 and 99 phr (parts by weight per hundred parts of elastomer), a thermoplastic elastomer, a content of between 1 and 65 phr, and a thermoplastic resin comprising optionally substituted polyphenylene ether units, said thermoplastic elastomer being a block copolymer comprising at least one optionally hydrogenated butadiene-styrene random copolymer elastomer block and at least one thermoplastic block of styrenic type.
  • the invention relates to a tire as defined above, wherein the number-average molecular weight of the thermoplastic elastomer is between 30,000 and 500,000 g / mol.
  • the invention relates to a tire as defined above, wherein the one or more elastomeric blocks of the block copolymer are chosen from elastomers having a glass transition temperature below 25 ° C.
  • the invention relates to a tire as defined above, wherein the SBR elastomer block or blocks have a styrene content in a range from 10 to 60%.
  • the elastomer block or blocks SBR have a content of -1,2 bonds for the butadiene part in a range from 4% to 75% molar, and a 1,4-linkage content in a range from 20% to 96% o molar.
  • the SBR elastomer block or blocks are hydrogenated in such a way that a proportion ranging from 25 to 100 mol% of the double bonds in the butadiene portion are hydrogenated, more preferably a proportion of 50 at 100 mol%, and preferably from 80 to 100 mol% of the double bonds in the butadiene portion are hydrogenated.
  • the invention relates to a tire as defined above, in which the styrene thermoplastic block or blocks of the block copolymer are chosen from polymers having a glass transition temperature greater than 80 ° C., and in the case of a semi-crystalline thermoplastic block, a melting temperature of greater than 80 ° C.
  • the styrenic thermoplastic block fraction in the block copolymer is within a range of 5 to 70%.
  • the thermoplastic block or blocks of the block copolymer are chosen from polystyrenes, preferably from polystyrenes obtained from styrene monomers chosen from the group consisting of unsubstituted styrene, substituted styrenes and their mixtures; and more preferably, among the polystyrenes obtained from styrene monomers selected from the group consisting of unsubstituted styrene, methylhyrenes, para-tert-butylstyrene, chlorostyrenes, bromostyrenes, fluorostyrenes, para-hydroxystyrene, and mixtures thereof.
  • polystyrenes preferably from polystyrenes obtained from styrene monomers chosen from the group consisting of unsubstituted styrene, methylhyrenes, para-tert-butylstyrene, chlorostyrenes, bromostyrenes, fluor
  • thermoplastic block or blocks of the block copolymer are chosen from polystyrenes obtained from styrene monomers chosen from the group consisting of unsubstituted styrene, ⁇ -methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, alpha methylstyrene, alpha-2-dimethylstyrene, alpha-4-dimethylstyrene, diphenylethylene, para-tert-butylstyrene, ⁇ -chlorostyrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, 2,4-dichlorostyrene, 2,6-dichlorostyrene, 2,4,6-trichlorostyrene, 1,3-bromostyrene, m-bromostyrene, p-bromostyrene, 2,4-dibromostyrene, 2,6-dibromostyrene, 2,6-d
  • the invention relates to a tire as defined above, in which the diene elastomer (that is to say the diene elastomer or elastomers) is chosen from the group consisting of essentially unsaturated diene elastomers. , and mixtures thereof.
  • the diene elastomer is chosen from the group consisting of homopolymers obtained by polymerization of a conjugated diene monomer having from 4 to 12 carbon atoms, copolymers obtained by copolymerization of one or more conjugated dienes with one another or with one or more vinyl aromatic compounds having from 8 to 20 atoms of carbon, and mixtures thereof.
  • the diene elastomer is selected from the group consisting of polybutadienes, synthetic polyisoprenes, natural rubber, butadiene copolymers, isoprene copolymers and mixtures of these elastomers.
  • the diene elastomer is selected from the group consisting of butadiene and styrene copolymers.
  • the invention relates to a tire as defined above, in which the content of diene elastomer is in a range from 40 to 90 phr and the level of thermoplastic elastomer is included in a range of range from 10 to 60 phr.
  • the content of diene elastomer is in a range from 50 to 80 phr and the level of thermoplastic elastomer is in a range from 20 to 50 phr. More preferably, the level of diene elastomer is in a range from 55 to 70 phr and the level of thermoplastic elastomer is in a range from 30 to 45 phr.
  • the invention relates to a tire as defined above, in which the thermoplastic resin based on optionally substituted polyphenylene ether units has a glass transition temperature (Tg), measured by DSC according to ASTM standard D3418. 1999, in a range from 0 to 280 ° C, preferably from 5 to 250 ° C.
  • Tg glass transition temperature
  • the invention relates to a tire as defined above, in which the thermoplastic resin based on optionally substituted polyphenylene ether units is a compound comprising predominantly polyphenylene units of general formula (I):
  • R 1, R 2, R 3 and R 4 represent, independently of one another, identical or different groups chosen from hydrogen, hydroxy, alkoxy, halogen, amino, alkylamino, dialkylamino groups or hydrocarbon groups containing at least 2 carbon atoms, which are optionally interrupted; by heteroatoms and optionally substituted; R1 and R3 on the one hand and R2 and R4 on the other hand being able to form together with the carbon atoms to which they are attached one or more rings contiguous to the benzene ring of the compound of formula (I),
  • n is an integer in a range from 3 to 300.
  • thermoplastic resin based on optionally substituted polyphenylene ether units is a compound comprising predominantly polyphenylene units of general formula (I).
  • R1, R2, R3 and R4 represent, independently of one another, identical or different groups chosen from:
  • linear, branched or cyclic alkyl groups comprising from 1 to 25 carbon atoms (preferably from 2 to 18), optionally interrupted by heteroatoms chosen from nitrogen, oxygen and sulfur, and optionally substituted with hydroxy, alkoxy, amino, alkylamino, dialkylamino or halogen groups,
  • thermoplastic resin based on optionally substituted polyphenylene ether units is a compound comprising predominantly polyphenylene units of general formula (I) in which RI, R2, R3 and R4 represent, independently of one another, identical or different groups chosen from:
  • linear, branched or cyclic alkyl groups comprising from 1 to 12 carbon atoms (preferably from 2 to 6), optionally interrupted by hetero atoms and optionally substituted by hydroxyl or alkoxy groups containing from 1 to 6 carbon atoms, amino, alkylamino having 1 to 6 carbon atoms, dialkylamino having 2 to 12 carbon atoms, or halogen,
  • aryl groups comprising from 6 to 18 carbon atoms (preferably from 6 to 12), optionally substituted with hydroxyl groups, alkoxy groups having from 1 to 6 atoms, amino, alkylamino groups having from 1 to 6 atoms, dialkylamino group having from 2 to to 12 carbon atoms, alkyl having 1 to 12 carbon atoms, or halogen.
  • the invention relates to a tire as defined above, wherein R1 and R2 represent an alkyl group and in particular a methyl group; and R3 and R4 represent hydrogen atoms.
  • the invention relates to a tire as defined above, in which the thermoplastic resin based on optionally substituted polyphenylene ether units is a compound comprising predominantly polyphenylene units of general formula (I) in which n is a integer in a range of 3 to 50, preferably 5 to 30, more preferably 6 to 20.
  • the thermoplastic resin based on optionally substituted polyphenylene ether units is a compound comprising predominantly polyphenylene units of general formula (I) in which n is a integer in a range of 3 to 50, preferably 5 to 30, more preferably 6 to 20.
  • the invention relates to a tire as defined above, in which the thermoplastic resin based on polyphenylene ether units optionally substituted is a compound comprising more than 80% by weight, preferably greater than 95% by weight, polyphenylene units of general formula (I).
  • the invention relates to a tire as defined above, in which the level of said thermoplastic resin based on optionally substituted polyphenylene ether units is in a range from 1 to 50 phr, preferably from 2 to 40 pce. More preferably, the level of said thermoplastic resin based on optionally substituted polyphenylene ether units is in a range from 2 to 30 phr, preferably from 2 to 20 phr.
  • the invention relates to a tire as defined above, wherein the composition of the tread further comprises reinforcing filler at a rate of less than 80 phr, preferably less than 80 phr. 60 pce.
  • the level of reinforcing filler is from 3 to 50 phr, preferably from 5 to 40 phr.
  • the reinforcing filler is carbon black and / or silica.
  • the majority reinforcing filler is silica.
  • the majority reinforcing filler is carbon black.
  • the invention relates to a tire as defined above, in which the composition of the tread does not comprise a plasticizer system other than the PPE resin, or comprises thereof with a lower total plasticizer content. at 20 phr, preferably less than 15 phr.
  • the invention relates to a tire as defined above, wherein the composition of the tread further comprises a crosslinking system.
  • the invention relates more particularly to tires intended to equip non-motorized vehicles such as bicycles, or motor vehicles of tourism type, SUV ("Sport Utility Vehicles"), two wheels (including motorcycles), aircraft, as industrial vehicles chosen from vans, "heavy goods vehicles” - that is, metros, buses, road transport vehicles (trucks, tractors, trailers), off-the-road vehicles such as agricultural or civil engineering -, other transport or handling vehicles.
  • non-motorized vehicles such as bicycles, or motor vehicles of tourism type, SUV ("Sport Utility Vehicles")
  • two wheels including motorcycles
  • aircraft as industrial vehicles chosen from vans, "heavy goods vehicles” - that is, metros, buses, road transport vehicles (trucks, tractors, trailers), off-the-road vehicles such as agricultural or civil engineering -, other transport or handling vehicles.
  • thermoplastic elastomers in English “phr" means within the meaning of the present patent application, part by weight per hundred parts of elastomer, thermoplastic and non-thermoplastics combined.
  • thermoplastic elastomers TPE are part of the elastomers.
  • any range of values designated by the expression “between a and b” represents the range of values from more than a to less than b (that is, terminals a and b excluded). ) while any range of values designated by the expression “from a to b” signifies the range of values from a to b (that is to say, including the strict limits a and b).
  • a majority reinforcing filler is the reinforcing filler representing the largest mass relative to the total weight of the reinforcing fillers in the composition.
  • a “minor” compound is a compound that does not represent the largest mass fraction among compounds of the same type.
  • the tire according to the invention has the essential characteristic of comprising a tread, a crown with a crown reinforcement, two sidewalls, two beads, a carcass reinforcement anchored to the two beads and extending from a sidewall.
  • the tread comprises a composition based on at least one diene elastomer, at a level of between 35 and 99 phr (parts by weight per hundred parts of elastomer), a thermoplastic elastomer, with a content of between 1 and 65 phr, and a thermoplastic resin comprising optionally substituted polyphenylene ether units, said thermoplastic elastomer being a block copolymer comprising at least at least one optionally hydrogenated butadiene-styrene random copolymer elastomer block and at least one styrenic type thermoplastic block.
  • thermoplastic elastomers (abbreviated as "TPE”) have an intermediate structure between thermoplastic polymers and elastomers. They are block copolymers, made up of rigid, thermoplastic blocks, connected by flexible blocks, elastomers.
  • said specific thermoplastic elastomer is a block copolymer comprising at least one optionally hydrogenated butadiene-styrene random copolymer elastomer block (SBR) and at least one thermoplastic block of styrene copolymer (PS) type. .
  • SBR butadiene-styrene random copolymer elastomer block
  • PS thermoplastic block of styrene copolymer
  • an SBR block when reference is made to an SBR block, it is therefore a predominantly elastomeric block (that is to say more than 50% by weight, preferably more than 80% by weight) composed of a random copolymer of butadiene and styrene, this copolymer may or may not be hydrogenated, and, when it is referred to a styrenic block, it is a predominantly composed block (this is that is to say more than 50% by weight, preferably more than 80% by weight) of a styrenic polymer such as polystyrene.
  • the number-average molecular weight (denoted Mn) of SBR and PS block TPE is preferably between 30,000 and 500,000 g / mol, more preferably between 40,000 and 400,000 g / mol.
  • Mn number-average molecular weight
  • the number-average molecular weight (Mn) of the SBR and PS block TPE elastomer is determined in known manner by steric exclusion chromatography (SEC).
  • SEC steric exclusion chromatography
  • the sample is solubilized beforehand in tetrahydrofuran at a concentration of approximately 1 g / l; then the solution is filtered on 0.45 ⁇ porosity filter before injection.
  • the apparatus used is a "WATERS alliance" chromatographic chain.
  • the elution solvent is tetrahydrofuran, the flow rate 0.7 ml / min, the system temperature 35 ° C and the analysis time 90 min.
  • a set of four WATERS columns in series, of trade names "STYRAGEL” ("HMW7", “HMW6E” and two “HT6E”) is used.
  • the injected volume of the solution of the polymer sample is 100 ⁇ .
  • the detector is a "WATERS 2410" differential refractometer and its associated software for the exploitation of chromatographic data is the “WATERS MILLENIUM” system.
  • the calculated average molar masses relate to a calibration curve made with polystyrene standards. The conditions are adaptable by those skilled in the art.
  • the SBR and PS block TPEs have two glass transition temperature peaks (Tg, measured according to ASTM D3418), the lowest temperature being relative to the SBR elastomer portion of SBR and PS block TPEs. , and the highest temperature being relative to the thermoplastic portion PS of SBR and PS block TPE.
  • Tg glass transition temperature
  • the Tg of SBR and PS block TPE when reference is made to the glass transition temperature of SBR and PS block TPE, it is the Tg relative to the SBR elastomer block.
  • the Block TPE SBR and PS preferably have a glass transition temperature ("Tg") which is preferably less than or equal to 25 ° C, more preferably less than or equal to 10 ° C.
  • Tg glass transition temperature
  • a value of Tg higher than these minima can reduce the performance of the tread when used at very low temperatures; for such use, the Tg of SBR and PS block TPE is more preferably less than or equal to -10 ° C.
  • the Tg of SBR and PS block TPE is greater than -100 ° C.
  • the SBR and PS block TPEs may be copolymers with a small number of blocks (less than 5, typically 2 or 3), in which case these blocks preferably have high masses, greater than 15000 g / mol.
  • These SBR and PS block TPEs may be, for example, diblock copolymers comprising a thermoplastic block and an elastomer block. They are often also triblock elastomers with two rigid segments connected by a flexible segment. The rigid and flexible segments can be arranged linearly, star or connected.
  • each of these segments or blocks often contains at least more than 5, usually more than 10 base units (e.g., styrene units and butadiene / styrene units for a styrene / SBR / styrene block copolymer).
  • base units e.g., styrene units and butadiene / styrene units for a styrene / SBR / styrene block copolymer.
  • the SBR and PS block TPEs may also comprise a large number of blocks (more than 30, typically from 50 to 500) smaller, in which case these blocks preferably have low masses, for example from 500 to 5000 g / mol, these SBR and PS block TPEs will be called block SBR and PS multiblock TPEs thereafter, and are a sequence of elastomeric blocks - thermoplastic blocks.
  • the block TPE SBR and PS is in a linear form.
  • SBR and PS block TPE is a diblock copolymer: PS block / SBR block.
  • the SBR and PS block TPE can also be a triblock copolymer: PS block / SBR block / PS block, that is to say a central elastomer block and two terminal thermoplastic blocks, at each of the two ends of the elastomer block.
  • the SBR and PS multiblock block TPE can be a linear sequence of SBR elastomeric blocks - PS thermoplastic blocks.
  • the block SBR and PS TPE useful for the purposes of the invention is in a star shape with at least three branches.
  • the block TPE SBR and PS may then consist of a star-branched SBR elastomer block having at least three branches and a thermoplastic block PS, located at the end of each of the branches of the SBR elastomer block.
  • the number of branches of the central elastomer may vary, for example from 3 to 12, and preferably from 3 to 6.
  • the block TPE SBR and PS is in a branched or dendrimer form.
  • the SBR and PS block TPE may then consist of a branched SBR elastomer or dendrimer block and a PS thermoplastic block, located at the end of the branches of the elastomer dendrimer block.
  • the elastomer blocks of SBR and PS block TPE for the purposes of the invention may be all butadiene and styrene random copolymer (SBR) type elastomers known to those skilled in the art.
  • SBR elastomer block fraction in SBR and PS block TPE is in a range from 30 to 95%, preferably from 40 to 92%, more preferably from 50 to 90%.
  • These SBR blocks preferably have a Tg (glass transition temperature) measured by DSC according to the ASTM D3418 standard of 1999, less than 25 ° C, preferably less than 10 ° C, more preferably less than 0 ° C and very preferably below -10 ° C. Also preferably, the Tg of the SBR blocks is greater than -100 ° C. Particularly suitable are SBR blocks having a Tg of between 20 ° C and -70 ° C and more particularly between 0 ° C and -50 ° C.
  • the SBR block comprises a styrene content, a 1,2-butadiene content of the butadiene part, and a 1,4-butadiene content of the butadiene part, the latter consisting of a content of trans-1,4 bonds and a content of cis-1,4 bonds when the butadiene part is not hydrogenated.
  • the determination of the degree of hydrogenation is carried out by NMR analysis.
  • the spectra are acquired on a BRUKER 500 MHz Avance spectrometer equipped with a 1H-X 5 mm Cryoprobe.
  • the quantitative 1H NMR experiment uses a 30 ° single pulse sequence and a 5 second repetition time between each acquisition. 64 accumulations are made.
  • the samples (approximately 25 mg) are solubilized in the CS 2 approximately 1 ml, ⁇ of deuterated cyclohexane are added to make the lock during the acquisition.
  • the chemical shifts are calibrated against the impurity protonated CS 2? Ppm to 7.18 ppm 1H referenced on TMS (? Ppm in 1H OPPM).
  • the 1H NMR spectrum makes it possible to quantify the microstructure by integrating the signal mass characteristic of the different patterns:
  • Styrene from SBR and polystyrene blocks It is quantifiable in the aromatics zone between 6.0ppm and 7.3ppm for 5 protons (by removing the signal integral of the CS2 impurity at 7.18ppm).
  • PB 1-4 from SBR. It is quantifiable in the ethylenic zone between 5, lppm and 6, lppm for 2 protons and by removing 1 proton of the pattern PB 1-2.
  • the hydrogenated PB 1-2 from the hydrogenation and having only aliphatic protons.
  • the CH3 during hydrogenated PB 1-2 have been identified and are quantifiable in the aliphatic zone between 0.4 and 0.8 ppm for 3 protons.
  • styrene unit:% styrene (Integral 1H styrene) / (Integral 1H styrene + Integral 1H PB 1-2 + Integral 1H PB 1-4 + Integral 1H hydrogenated PB 1-2 + Integral 1H of hydrogenated PB 1-4).
  • the double bond content of the butadiene part of the SBR block may decrease to a content of 0 mol% for a completely hydrogenated SBR block.
  • the SBR elastomer block is hydrogenated in such a way that a proportion ranging from 25 to 100 mol% of the double bonds in the butadiene portion are hydrogenated. More preferably from 50 to 100 mol% and very preferably from 80 to 100 mol% of the double bonds in the butadiene portion are hydrogenated.
  • the styrenic part of the SBR blocks may be composed of monomers chosen from styrene monomers, and in particular chosen from the group consisting of unsubstituted styrene, substituted styrenes and mixtures thereof.
  • substituted styrenes those selected from the group consisting of methylstyrenes (preferentially ⁇ -methylstyrene, m-methylstyrene and p-methylstyrene, alpha-methylstyrene, alpha-2-dimethylstyrene, alpha 4-dimethylstyrene and diphenylethylene), para-tert-butylstyrene, chlorostyrenes (preferentially ⁇ -chlorostyrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, 2,4-dichlorostyrene, 2,6-dichlorostyrene and 2-chlorostyrene).
  • methylstyrenes preferentially ⁇ -methylstyrene, m-methylstyrene and p-methylstyrene, alpha-methylstyrene, alpha-2-dimethylstyrene, alpha 4-di
  • bromostyrenes preferentially o-bromostyrene, m-bromostyrene, p-bromostyrene, 2,4-dibromostyrene, 2,6-dibromostyrene and 2,4,6-tribromostyrene
  • fluoro styrenes preferentially ⁇ -fluorostyrene, m-fluorostyrene, p-fluorostyrene, 2,4-difluorostyrene, 2,6-difluorostyrene and 2,4,6-trifluorostyrene
  • para-hydroxy- styrene and mixtures thereof.
  • the SBR and PS block TPE elastomer blocks have in total a number-average molecular weight ("Mn") ranging from 25,000 g / mol to 350,000 g / m 2. mol, preferably from 35,000 g / mol to 250,000 g / mol so as to give the SBR and PS block TPE good elastomeric properties and a sufficient mechanical strength and compatible with the use in tire tread.
  • Mn number-average molecular weight
  • the elastomeric block may also consist of several elastomeric blocks as defined above.
  • the glass transition temperature characteristic (Tg) of the thermoplastic rigid block will be used. This characteristic is well known to those skilled in the art. It allows in particular to choose the temperature of industrial implementation (transformation). In the case of an amorphous polymer (or a polymer block), the implementation temperature is chosen to be substantially greater than the Tg. In the specific case of a polymer (or a polymer block) semi - Crystalline, we can observe a melting temperature then higher than the glass transition temperature. In this case, it is rather the melting temperature (Tf) which makes it possible to choose the implementation temperature of the polymer (or polymer block) considered. Thus, later, when we speak of "Tg (or Tf, if any)", we must consider that this is the temperature used to choose the temperature of implementation.
  • the SBR and PS block TPE elastomers comprise one or more thermoplastic block (s) preferably having a Tg (or Tf, where appropriate) greater than or equal to 80 ° C. C and constituted (s) from polymerized styrenic monomers (PS).
  • this thermoplastic block has a Tg (or Tf, if applicable) in a range of 80 ° C to 250 ° C.
  • the Tg (or Tf, if appropriate) of this thermoplastic block is preferably from 80 ° C to 200 ° C, more preferably from 80 ° C to 180 ° C.
  • the fraction of PS thermoplastic block in the block TPE SBR and PS is in a range from 5 to 70%, preferably from 8 to 60%, more preferably from 10 to 50%.
  • the thermoplastic blocks of SBR block TPE are polystyrene blocks.
  • Preferred polystyrenes are obtained from styrenic monomers selected from the group consisting of unsubstituted styrene, substituted styrenes, and mixtures thereof.
  • substituted styrenes those selected from the group consisting of methylstyrenes (preferentially ⁇ -methylstyrene, m-methylstyrene and p-methylstyrene, alpha-methylstyrene, alpha-2-dimethylstyrene, alpha 4-dimethylstyrene and diphenylethylene), para-tert-butylstyrene, chlorostyrenes (preferentially ⁇ -chlorostyrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, 2,4-dichlorostyrene, 2,6-dichlorostyrene and 2-chlorostyrene).
  • methylstyrenes preferentially ⁇ -methylstyrene, m-methylstyrene and p-methylstyrene, alpha-methylstyrene, alpha-2-dimethylstyrene, alpha 4-
  • thermoplastic blocks of SBR block TPE are blocks obtained from unsubstituted polystyrene.
  • the polystyrene block as defined above may be copolymerized with at least one other monomer so as to form a thermoplastic block having a Tg (or Tf, where appropriate) as defined above.
  • this other monomer capable of copolymerizing with the polymerized monomer may be chosen from diene monomers, more particularly conjugated diene monomers having 4 to 14 carbon atoms, and vinylaromatic type monomers having from 8 to 20 carbon atoms.
  • the thermoplastic blocks of SBR and PS block TPE have in total a number-average molecular weight ("Mn") ranging from 5,000 g / mol to 150,000 g / mol, so as to confer with SBR and PS blocks of good elastomeric properties and sufficient mechanical strength and compatible with the use of tire tread.
  • Mn number-average molecular weight
  • the thermoplastic block may also consist of several thermoplastic blocks as defined above.
  • SOE-type elastomers marketed by the company Asahi Kasei under the name "SOE SI 611", “SOE L605" or else "SOE L606”.
  • the TPE elastomer (ie the TPE elastomer or elastomers) with SBR and PS blocks represents between 1 and 65%, preferably from 10 to 60%> by weight, more preferably from 20 to 50%> and very preferably from 30 to 45% by weight of all the elastomers present in the elastomer composition.
  • the amount of SBR and PS block TPE elastomer is in a range from 1 to 65 phr, preferably from 10 to 60 phr, more preferably from 20 to 50 phr and especially from 30 to 45 phr.
  • the amount of TPE elastomer with SBR and PS blocks of less than 1 phr, the effect on the reduction in rolling resistance is noticeable, whereas beyond 65 phr of TPE elastomer with SBR blocks and PS, the composition takes a thermoplastic nature resulting in a very strong change in properties with temperature.
  • the composition of the tread according to the invention comprises at least one (that is to say one or more) diene rubber.
  • the total diene elastomer content is between 35 and 99 phr, preferably in a range ranging from 40 to 90 phr, preferably from 50 to 80 phr, more preferably from 55 to 70 phr.
  • elastomer or "diene” rubber must be understood in a known way (one or more) elastomer is at least partly derived (ie a homopolymer or a copolymer) of diene monomers (monomers carrying two carbon-carbon double bonds, conjugated or otherwise).
  • diene elastomers can be classified in two categories: “essentially unsaturated” or “essentially saturated”.
  • the term “essentially unsaturated” is generally understood to mean a diene elastomer derived at least in part from conjugated diene monomers having a proportion of units or units of diene origin (conjugated dienes) which is greater than 15% (% by weight). mole).
  • the term “highly unsaturated” diene elastomer is particularly understood to mean a diene elastomer having a content of units of diene origin (conjugated dienes) which is greater than 50%.
  • diene elastomers such as certain butyl rubbers or copolymers of dienes and alpha olefins EPDM type can be described as "essentially saturated" diene elastomers (low or very low diene origin ratio). low, always less than 15>).
  • diene elastomers low or very low diene origin ratio. low, always less than 15>.
  • diene elastomer Any type of diene elastomer can be used in the invention.
  • the composition contains a vulcanization system, essentially unsaturated elastomers, in particular types (a) and (b) above, are preferably used for the manufacture of the tread of the tire according to the present invention.
  • conjugated dienes 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-di (C 1 -C 5) alkyl-1,3-butadienes, such as for example 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2,3-diethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-3-ethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-3-isopropyl 1,3-butadiene, aryl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 2,4-hexadiene.
  • alkyl-1,3-butadienes such as for example 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2,3-diethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-3-ethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-3-isopropyl 1,3-butadiene, aryl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 2,4-he
  • Suitable vinylaromatic compounds are, for example, styrene, ortho-, meta-, para-methylstyrene, the "vinyl-toluene" commercial mixture, para-tertiarybutylstyrene, methoxystyrenes, chlorostyrenes, vinylmesitylene, divinylbenzene, vinylnaphthalene.
  • the copolymers may contain between 99% and 20% by weight of diene units and between 1% and 80% by weight of vinylaromatic units.
  • the elastomers may have any microstructure which is a function of the polymerization conditions used, in particular the presence or absence of a modifying and / or randomizing agent and the amounts of modifying and / or randomizing agent used.
  • the elastomers may for example be prepared in dispersion or in solution; they may be coupled and / or starred or functionalized with a coupling agent and / or starring or functionalization.
  • a coupling agent for example, there may be mentioned for example functional groups comprising a C-Sn bond or amino functional groups such as benzophenone for example;
  • a reinforcing inorganic filler such as silica, mention may be made, for example, of silanol or polysiloxane functional groups having a silanol end (as described, for example, in FR 2,740,778 or US Pat. No.
  • alkoxysilane groups such as as described for example in FR 2,765,882 or US 5,977,238), carboxylic groups (as described for example in WO 01/92402 or US 6,815,473, WO 2004/096865 or US 2006/0089445) or groups polyethers (as described for example in EP 1 127 909 or US Pat. No. 6,503,973).
  • elastomers functionalized one can also mention elastomers (such as SBR, BR, NR or IR) of the epoxidized type.
  • composition according to the invention comprises a thermoplastic resin based on optionally substituted polyphenylene ether units (abbreviated as "EPP resin”).
  • EPP resin optionally substituted polyphenylene ether units
  • the PPE resin that is useful for the purposes of the invention preferably has a glass transition temperature (Tg), measured by DSC according to the ASTM D3418 standard of 1999, in a range from 0 to 280.degree. C., preferably from 0.degree. at 250 ° C and more preferably from 5 to 220 ° C. Below 0 ° C, the EPP resin does not allow a shift of sufficient Tg in the composition comprising it and above 280 ° C, one can meet manufacturing problems including to obtain a homogeneous mixture.
  • Tg glass transition temperature
  • the PPE resin is a compound comprising predominantly polyphenylene units of general formula (I):
  • R1, R2, R3 and R4 represent independently of each other identical or different groups selected from hydrogen; hydroxy, alkoxy, halogen, amino, alkylamino, dialkylamino groups; hydrocarbon groups containing at least 2 carbon atoms, optionally interrupted by hetero atoms and optionally substituted; RI and R3 on the one hand and R2 and R4 on the other hand can form together with the carbon atoms to which they are attached one or more rings contiguous to the benzene ring of the compound of formula (I)
  • n is an integer in a range from 3 to 300.
  • R1, R2, R3 and R4 represent, independently of each other, identical or different groups chosen from:
  • linear, branched or cyclic alkyl groups comprising from 1 to 25 carbon atoms (preferably from 2 to 18), optionally interrupted by heteroatoms chosen from nitrogen, oxygen and sulfur, and optionally substituted with hydroxy, alkoxy, amino, alkylamino, dialkylamino, or halogen groups.
  • R 1, R 2, R 3 and R 4 represent independently of each other identical or different groups chosen from:
  • linear, branched or cyclic alkyl groups comprising from 1 to 12 carbon atoms (preferably from 2 to 6), optionally interrupted by hetero atoms and optionally substituted by hydroxyl or alkoxy groups containing from 1 to 6 carbon atoms, amino, alkylamino having 1 to 6 carbon atoms, dialkylamino having 2 to 12 carbon atoms, or halogen, aryl groups comprising from 6 to 18 carbon atoms (preferably from 6 to 12), optionally substituted with hydroxyl groups, alkoxy groups having from 1 to 6 atoms, amino, alkylamino groups having from 1 to 6 atoms, dialkylamino group having from 2 to to 12 carbon atoms, alkyl having 1 to 12 carbon atoms, or halogen.
  • R 1 and R 2 represent an alkyl group and in particular a methyl group; and R3 and R4 represent hydrogen atoms.
  • the PPE resin is a poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether).
  • n is an integer within a range of from 3 to 50, more preferably from 5 to 30, preferably from 6 to 20.
  • the EPP resin is a compound comprising from more than 80% by weight, and more preferably more than 95% by weight, polyphenylene units of general formula (I).
  • PPE resins have variable number average molecular weights (Mn) in particular from about 1000 to 45,000 g / mol, most often from 15,000 to 45,000 g / mol, the Mn being measured in a known manner.
  • Mn number average molecular weights
  • SEC also named GPC, as in US4588806, column 8
  • the level of PPE resin in the composition is preferably in a range from 1 to 50 phr, more preferably from 2 to 40 phr, more preferably from 2 to 30 phr and very preferably from 2 to 20 phr.
  • composition according to the invention may further comprise a reinforcing filler.
  • a reinforcing filler When a reinforcing filler is used, it is possible to use any type of filler usually used for the manufacture of tires, for example an organic filler such as carbon black, an inorganic filler such as silica, or a cutting of these two types of filler, including a cut of carbon black and silica.
  • the majority reinforcing filler may be silica, or alternatively carbon black.
  • carbon blacks are suitable all carbon blacks conventionally used in tires (so-called pneumatic grade black).
  • reinforcing carbon blacks of the series 100, 200 or 300 such as for example the blacks NI 15, N134, N234, N326, N330, N339, N347, N375, or else according to targeted applications, blacks of higher series (for example N660, N683, N772), or even N990.
  • any inorganic or mineral filler (regardless of its color and origin (natural or synthetic), also called “white” charge, charge “clear” or “non-black filler” as opposed to carbon black, capable of reinforcing on its own, with no other means than an intermediate coupling agent, a rubber composition for manufacturing tire, in other words able to replace, in its reinforcing function, a conventional carbon black pneumatic grade, such a charge is generally characterized, in known manner, by the presence of hydroxyl groups (-OH) at its area.
  • -OH hydroxyl groups
  • reinforcing inorganic filler is present indifferent, whether in the form of powder, microbeads, granules, beads or any other suitable densifed form.
  • reinforcing inorganic filler also refers to mixtures of different reinforcing inorganic fillers, in particular highly dispersible siliceous and / or aluminous fillers as described below.
  • reinforcing inorganic fillers are particularly suitable mineral fillers of the siliceous type, in particular of silica (SiO 2 ), or of the aluminous type, in particular of alumina (Al 2 O 3 ).
  • the silica used may be any reinforcing silica known to those skilled in the art, in particular any precipitated or fumed silica having a BET surface and a CTAB specific surface both less than 450 m 2 / g, preferably from 30 to 400 m 2 / g.
  • HDS highly dispersible precipitated silicas
  • a coupling agent or bonding agent
  • a coupling agent at least bifunctional for ensuring a sufficient connection, of a chemical and / or physical nature, between the inorganic filler (surface of its particles) and the elastomer, in particular organosilanes or bifunctional polyorganosiloxanes.
  • the reinforcing charge volume ratio, optional, in the composition is in a range of 0 to 20%, which corresponds to a rate of 0 to 50 pce for a composition without plasticizer.
  • the composition comprises less than 80 phr of reinforcing filler (in particular between 1 and 80 phr), preferably less than 60 phr (in particular between 1 and 60 phr), more preferably a content ranging from 3 to 50 phr, better from 5 to 40 pce. 1.5. plasticizers
  • the elastomer (s) and the EPP resin described above are sufficient on their own for the tread according to the invention to be usable.
  • the elastomer composition described above does not comprise a plasticizer of the oil or thermoplastic resin type other than the PPE resin, or, if it comprises, it comprises less than 20 phr (in particular between 0.5 and 20 phr), preferably less than 15 phr (in particular between 0.5 and 15 phr), more preferably less than 10 phr (in particular between 0.5 and 10 phr), better , less than 5 phr (in particular between 0.5 and 5 phr). Also preferentially, the composition does not comprise any plasticizer other than the PPE resin.
  • plasticizing agent is called an oil (or plasticizing oil or extension oil) or a plasticizing resin whose function is to facilitate the implementation of the tread, particularly its integration into the tread. pneumatic by a lowering of the module and an increase in tackifiant power.
  • Any oil preferably of a slightly polar nature, capable of extending and plasticizing elastomers, in particular thermoplastics, may be used. At room temperature (23 ° C), these oils, more or less viscous, are liquids (that is to say, as a reminder, substances having the ability to eventually take the shape of their container), as opposed in particular to resins or rubbers which are inherently solid.
  • Any type of plasticising resin known to those skilled in the art can also be used.
  • thermoplastic elastomer (s) and the PPE resin described above are sufficient on their own for the tread according to the invention to be usable.
  • the elastomer composition described above may also include the various additives usually present in the bearing strips known to those skilled in the art.
  • one or more additives chosen from protective agents such as antioxidants or antiozonants, anti-UV agents, the various agents of implementation or other stabilizers, or the promoters able to promote the adhesion to the rest of the structure will be chosen. of the pneumatic object.
  • the tread composition of the invention may contain a crosslinking system known to those skilled in the art, such as a vulcanization system comprising sulfur or a sulfur donor agent and, optionally, one or more vulcanization accelerators and / or activators.
  • a crosslinking system known to those skilled in the art, such as a vulcanization system comprising sulfur or a sulfur donor agent and, optionally, one or more vulcanization accelerators and / or activators.
  • the tread compositions for the tire according to the invention are manufactured in suitable mixers, using two successive preparation phases well known to those skilled in the art: a first phase of work or thermomechanical mixing (sometimes referred to as a "non-productive" phase) at a high temperature, up to a maximum temperature of between 110 ° C and 190 ° C, preferably between 130 ° C and 180 ° C, followed by a second mechanical working phase (sometimes referred to as a "productive" phase) at a lower temperature, typically below 110 ° C, for example between 60 ° C and 100 ° C, finishing phase during which the crosslinking or vulcanization system is incorporated; such phases have been described, for example, in EP-A-0501227, EP-A-0735088, EP-A-0810258, WO00 / 05300 or WO00 / 05301.
  • a first phase of work or thermomechanical mixing sometimes referred to as a "non-productive" phase
  • a second mechanical working phase sometimes referred to as
  • the SBR and PS block TPE elastomers and the PPE resin are introduced during the first stage, directly in their commercial form, for example in the form of beads or granules.
  • a preferred alternative may be to prepare a masterbatch comprising the SBR and PS block TPE elastomers and the PPE resin only, which masterbatch is then used for the preparation of the complete blend.
  • this masterbatch can be prepared in a twin-screw extruder at a temperature between 180 ° C and 280 ° C, for example at 230 ° C.
  • the tread for the tire according to the invention is then extruded in a conventional manner, in order to produce the profile.
  • the tread is then carved in the tire baking mold.
  • This tread may be mounted on a tire in a conventional manner, said tire comprising in addition to the tread according to the invention, a top, two flanks and two beads, a carcass reinforcement anchored to the two beads. , and a crown frame.
  • Tire tread compositions according to the invention were prepared as indicated above.
  • the dynamic properties G * and tan ( ⁇ ) max are measured on a viscoanalyzer (Metravib V A4000), according to the ASTM D 5992 - 96 standard.
  • the response of a sample of vulcanized composition (cylindrical specimen of 4) is recorded. mm thick and 400 mm2 in section), subjected to a sinusoidal stress in alternating single shear, at a frequency of 10 Hz, according to ASTM D 1349-99, at a temperature of 40 ° C.
  • a peak to peak deformation amplitude sweep of 0.1 to 50% (forward cycle) is performed, followed by 50% to 1% (return cycle).
  • the results exploited are the complex dynamic shear modulus (G *) and the loss factor (tan ⁇ ).
  • the maximum value of tan ⁇ observed (tan ( ⁇ ) max) and the complex modulus difference (DG *) between the values at 0.1% and at 50%> deformation are indicated ( Payne effect).
  • tan ( ⁇ ) max at 40 ° C For the value of tan ( ⁇ ) max at 40 ° C, the lower the value, the lower the composition will have a low hysteresis and therefore a low rolling resistance. For more readability the results will be indicated according to the performance, in base 100, the value 100 being attributed to the witness. A result less than 100 indicating a decrease in rolling resistance performance (increasing the value of tan (ô) max to 40 ° C), and conversely, a result greater than 100, will indicate an increase in performance (decrease in the value of tan (ô) max to 40 ° C).
  • Dynamic coefficient of friction [00108] The dynamic coefficient of friction measurements were carried out according to a method identical to that described by L. Busse, A. Le Gai, and M. Kippel (Modeling of Dry and Wet Friction Silica Filled Elastomers on Self-Affine Road Surfaces, Elastomere Friction, 2010, 51, 8).
  • the test pieces are made by molding followed by vulcanization of a square test specimen (50mm ⁇ 50mm) 6 mm thick. After closing the mold, it is placed in a hot plate press at 150 ° C for 50 minutes at a pressure of 16 bar.
  • the soil used to carry out these measurements is a core sampled on a road surface of asphalt concrete type BBTM (standard NF P 98-137).
  • the soil + specimen system is immersed in a 5% aqueous solution of a surfactant (Sinnozon - CAS number: 25155-30-0).
  • a surfactant Tinozon - CAS number: 25155-30-0.
  • the temperature of the aqueous solution is regulated using a thermostatic bath.
  • the test piece is subjected to a sliding movement in translation parallel to the plane of the ground.
  • the sliding speed Vg is set at 0.03 m / sec.
  • the normal applied stress sn is 100 kPa. These conditions are described below as "wet soil conditions”.
  • the tangential stress opposite to the motion of the test piece on the floor is continuously measured.
  • the ratio between the tangential stress st and the normal stress sn gives the coefficient of dynamic friction ⁇ .
  • the values given in the table below are the values of dynamic coefficient of friction, obtained in steady state after stabilization of the value of tangential stress st. For more readability, the results will be indicated according to the performance, in base 100, the value 100 being attributed to the witness. A score below 100 indicating a decrease in wet grip performance, and conversely a result greater than 100, will indicate an increase in wet grip performance. Examples
  • a tire tread composition according to the invention (A2) was prepared as indicated above and compared to two control compositions: a common tire tread composition (A0) and a composition without EPP resin (Al).
  • the compositions of these treads are presented in Table 1 below.
  • DPG Diphenylguanidine ("Perkacit DPG" from Flexsys);

Abstract

La présente invention concerne un pneumatique comprenant une bande de roulement, un sommet avec une armature de sommet, deux flancs, deux bourrelets, une armature de carcasse ancrée aux deux bourrelets et s'étendant d'un flanc à l'autre, caractérisé en ce que la bande de roulement comprend une composition à base d'au moins un élastomère diénique, à un taux compris entre 35 et 99 pce (parties en poids pour cent parties d'élastomère), un élastomère thermoplastique, à un taux compris entre 1 et 65 pce, et une résine thermoplastique comprenant des motifs polyphénylène éther éventuellement substitués, ledit élastomère thermoplastique étant un copolymère bloc comprenant au moins un bloc élastomère de type copolymère statistique butadiène-styrène éventuellement hydrogéné et au moins un bloc thermoplastique de type styrénique.

Description

Pneumatique pourvu d'une bande de roulement comprenant un élastomère diénique, un élastomère thermoplastique et une résine thermoplastique comprenant des motifs polyphénylène éther
[0001] La présente invention est relative aux pneumatiques munis d'une bande de roulement.
[0002] Dans un pneumatique conventionnel, la bande de roulement comprend à titre d'élastomère, des élastomères diéniques. Ce type de bande de roulement est bien connu et décrit dans de nombreux documents.
[0003] Dans quelques documents, il a été décrit des bandes de roulement comprenant un mélange d'élastomère diénique et d'élastomère thermoplastique. Par exemple, le document WO 2010/105984 décrit des compositions de bande de roulement comprenant un copolymère styrène-butadiène (SBR), un polybutadiène (BR) et un élastomère thermoplastique styrénique (TPS) insaturé ainsi qu'une charge renforçante pour améliorer la résistance à l'usure des pneumatiques. [0004] Dans le cadre du compromis entre l'amélioration de la résistance au roulement et de l'amélioration de l'adhérence des pneumatiques sur sol mouillé, les demanderesses ont décrit précédemment dans le document WO 2012/152686 un pneumatique muni d'une bande de roulement comprenant au moins un élastomère thermoplastique, ledit élastomère thermoplastique étant un copolymère bloc comprenant au moins un bloc élastomère et au moins un bloc thermoplastique, et le taux total d'élastomère thermoplastique étant compris dans un domaine variant de 65 à 100 pce (parties en poids pour cent parties d'élastomère). En particulier, les demanderesses ont décrit une bande de roulement comprenant comme élastomère thermoplastique le copolymère tribloc styrène-isoprène-styrène (SIS) comme permettant une diminution de la résistance au roulement par rapport aux bandes de roulement de composition classique.
[0005] Un objectif constant des manufacturiers de pneumatique demeure d'améliorer un équilibre de performances difficiles à concilier, à savoir la résistance au roulement des pneumatiques et leur adhérence sur sol mouillé. [0006] A présent, les demanderesses ont trouvé de manière surprenante qu'un pneumatique pourvu d'une bande de roulement comprenant un élastomère thermoplastique spécifique, un élastomère diénique et une résine thermoplastique spécifique permettait d'obtenir un excellent équilibre entre la résistance au roulement et l'adhérence sur sol mouillé. [0007] L'invention a donc pour objet un pneumatique comprenant une bande de roulement, un sommet avec une armature de sommet, deux flancs, deux bourrelets, une armature de carcasse ancrée aux deux bourrelets et s'étendant d'un flanc à l'autre, caractérisé en ce que la bande de roulement comprend une composition à base d'au moins un élastomère diénique, à un taux compris entre 35 et 99 pce (parties en poids pour cent parties d' élastomère), un élastomère thermoplastique, à un taux compris entre 1 et 65 pce, et une résine thermoplastique comprenant des motifs polyphénylène éther éventuellement substitués, ledit élastomère thermoplastique étant un copolymère bloc comprenant au moins un bloc élastomère de type copolymère statistique butadiène- styrène éventuellement hydrogéné et au moins un bloc thermoplastique de type styrénique. [0008] Préférentiellement, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci-dessus, dans lequel la masse moléculaire moyenne en nombre de l'élastomère thermoplastique est comprise entre 30 000 et 500 000 g/mol.
[0009] Préférentiellement également, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci-dessus, dans lequel le ou les blocs élastomères du copolymère bloc sont choisis parmi les élastomères ayant une température de transition vitreuse inférieure à 25°C.
[0010] Préférentiellement encore, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci- dessus, dans lequel le ou les blocs élastomères SBR ont une teneur en styrène comprise dans un domaine allant de 10 à 60%. De préférence, le ou les blocs élastomères SBR ont une teneur en liaisons -1 ,2 pour la partie butadiénique comprise dans un domaine allant de 4% à 75% molaire, et une teneur en liaisons -1,4 comprise dans un domaine allant de 20% à 96%o molaire. De préférence également, le ou les blocs élastomères SBR sont hydrogénés de telle manière qu'une proportion allant de 25 à 100 %> molaire des doubles liaisons dans la portion butadiène sont hydrogénées, plus préférentiellement, une proportion allant de 50 à 100 % molaire, et de préférence de 80 à 100 % molaire des doubles liaisons dans la portion butadiène sont hydrogénées.
[0011] De manière préférentielle, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci- dessus, dans lequel le ou les blocs thermoplastiques styréniques du copolymère bloc sont choisis parmi les polymères ayant une température de transition vitreuse supérieure à 80°C, et, dans le cas d'un bloc thermoplastique semi cristallin, une température de fusion supérieure à 80°C. De préférence, la fraction de bloc thermoplastique styrénique dans le copolymère bloc est comprise dans un domaine allant de 5 à 70 %. De préférence, le ou les blocs thermoplastiques du copolymère bloc sont choisis parmi les polystyrènes, préférentiellement parmi les polystyrènes obtenus à partir de monomères styréniques choisis dans le groupe constitué par le styrène non substitué, les styrènes substitués et leurs mélanges ; et plus préférentiellement, parmi les polystyrènes obtenus à partir de monomères styréniques choisis dans le groupe constitué par le styrène non substitué, les méfhylstyrènes, le para-tertio-butylstyrène, les chlorostyrènes, les bromostyrènes, les fluorostyrènes, le para-hydroxy- styrène, et les mélanges de ces derniers. Très préférentiellement, le ou les blocs thermoplastiques du copolymère bloc sont choisis parmi les polystyrènes obtenus à partir de monomères styréniques choisis dans le groupe constitué par le styrène non substitué, Γο-méthylstyrène, le m-méthylstyrène, le p- méfhylstyrène, l'alpha-méthylstyrène, l'alpha-2-diméthylstyrène, l'alpha-4- diméthylstyrène, le diphényléthylène, le para-tertio-butylstyrène, Γο-chlorostyrène, le m- chlorostyrène, le p-chlorostyrène, le 2,4-dichlorostyrène, le 2,6-dichlorostyrène, le 2,4,6- trichlorostyrène, Γο-bromostyrène, le m-bromostyrène, le p-bromostyrène, le 2,4- dibromostyrène, le 2,6-dibromostyrène, le 2,4,6-tribromostyrène, Γο-fluorostyrène, le m- fluorostyrène, le p-fluorostyrène, le 2,4-difluorostyrène, le 2,6-difluorostyrène, le 2,4,6- trifluorostyrène, le para-hydroxy-styrène, et les mélanges de ces derniers. Plus préférentiellement, le ou les blocs thermoplastiques du copolymère bloc sont obtenus à partir de polystyrène non substitué.
[0012] Préférentiellement, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci-dessus, dans lequel l'élastomère diénique (c'est-à-dire le ou les élastomères diéniques) est choisi dans le groupe constitué par les élastomères diéniques essentiellement insaturés, et les mélanges de ces derniers. De préférence, l'élastomère diénique est choisi dans le groupe constitué par les homopolymères obtenus par polymérisation d'un monomère diène conjugué ayant de 4 à 12 atomes de carbone, les copolymères obtenus par copolymérisation d'un ou plusieurs diènes conjugués entre eux ou avec un ou plusieurs composés vinyle aromatique ayant de 8 à 20 atomes de carbone, et les mélanges de ces derniers. Plus préférentiellement, l'élastomère diénique est choisi dans le groupe constitué par les polybutadiènes, les polyisoprènes de synthèse, le caoutchouc naturel, les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène et les mélanges de ces élastomères. De manière très préférentielle, l'élastomère diénique est choisi dans le groupe constitué par les copolymères de butadiène et de styrène. [0013] De manière préférentielle, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci- dessus, dans lequel le taux d'élastomère diénique est compris dans un domaine allant de 40 à 90 pce et le taux d'élastomère thermoplastique est compris dans un domaine allant de 10 à 60 pce. Préférentiellement, le taux d'élastomère diénique est compris dans un domaine allant de 50 à 80 pce et le taux d'élastomère thermoplastique est compris dans un domaine allant de 20 à 50 pce. Plus préférentiellement, le taux d'élastomère diénique est compris dans un domaine allant de 55 à 70 pce et le taux d'élastomère thermoplastique est compris dans un domaine allant de 30 à 45 pce.
[0014] Préférentiellement, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci-dessus, dans lequel la résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués présente une température de transition vitreuse (Tg), mesurée par DSC selon la norme ASTM D3418 de 1999, comprise dans un domaine allant de 0 à 280°C, de préférence de 5 à 250°C.
[0015] De manière préférentielle, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci- dessus, dans lequel la résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués est un composé comprenant majoritairement des motifs polyphénylène de formule générale (I) :
Figure imgf000006_0001
dans laquelle :
- RI, R2, R3 et R4 représentent indépendamment les uns des autres des groupements identiques ou différents choisis parmi les groupements hydrogène, hydroxy, alkoxy, halogène, amino, alkylamino, dialkylamino ou les groupements hydrocarbonés comportant au moins 2 atomes de carbone, éventuellement interrompus par des hétéroatomes et éventuellement substitués ; RI et R3 d'une part et R2 et R4 d'autre part pouvant former ensemble avec les atomes de carbones auxquels ils se rattachent un ou plusieurs cycles accolés au cycle benzénique du composé de formule (I) ,
- n est un entier compris dans un domaine allant de 3 à 300.
[0016] De manière plus préférentielle, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci-dessus, dans lequel dans lequel la résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués est un composé comprenant majoritairement des motifs polyphénylène de formule générale (I) dans laquelle RI, R2, R3 et R4 représentent indépendamment les uns des autres des groupements identiques ou différents choisis parmi :
- l'hydrogène,
- les groupements hydroxy, alkoxy, halogène, amino, alkylamino, dialkylamino,
- les groupements alkyles linéaire, ramifiés ou cycliques, comprenant de 1 à 25 atomes de carbone (de préférence de 2 à 18), éventuellement interrompus par des hétéroatomes choisis parmi l'azote, l'oxygène et le soufre, et éventuellement substitués par des groupements hydroxy, alkoxy, amino, alkylamino, dialkylamino, ou halogène,
- les groupements aryles comprenant de 6 à 18 atomes de carbones (de préférence de 6 à 12), éventuellement substitués par des groupements hydroxy, alkoxy, amino, alkylamino, dialkylamino, alkyle, ou halogène. [0017] Plus préférentiellement, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci- dessus, dans lequel la résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués est un composé comprenant majoritairement des motifs polyphénylène de formule générale (I) dans laquelle RI, R2, R3 et R4 représentent indépendamment les uns des autres des groupements identiques ou différents choisis parmi :
- l'hydrogène,
- les groupements hydroxy, alkoxy comportant de 1 à 6 atomes de carbone, halogène, amino, alkylamino comportant de 1 à 6 atomes de carbone, dialkylamino comportant de 2 à 12 atomes de carbone,
- les groupements alkyles linéaire, ramifiés ou cycliques, comprenant de 1 à 12 atomes de carbone (de préférence de 2 à 6), éventuellement interrompus par des hétéroatomes et éventuellement substitués par des groupements hydroxy, alkoxy comportant de 1 à 6 atomes de carbone, amino, alkylamino comportant de 1 à 6 atomes de carbone, dialkylamino comportant de 2 à 12 atomes de carbone, ou halogène,
- les groupements aryles comprenant de 6 à 18 atomes de carbones (de préférence de 6 à 12), éventuellement substitués par des groupements hydroxy, alkoxy comportant de 1 à 6 atomes, amino, alkylamino comportant de 1 à 6 atomes, dialkylamino comportant de 2 à 12 atomes de carbone, alkyle comportant de 1 à 12 atomes de carbone, ou halogène. [0018] De manière préférentielle également, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci-dessus, dans lequel RI et R2 représentent un groupement alkyle et en particulier un groupe méthyle ; et R3 et R4 représentent des atomes d'hydrogène.
[0019] Préférentiellement, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci-dessus, dans lequel la résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués est un composé comprenant majoritairement des motifs polyphénylène de formule générale (I) dans laquelle n est un entier compris dans un domaine allant de 3 à 50, de préférence de 5 à 30, mieux de 6 à 20.
[0020] De préférence, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci-dessus, dans lequel la résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués est un composé comprenant à plus de 80% en poids, de préférence à plus de 95% en poids, des motifs polyphénylène de formule générale (I).
[0021] De préférence également, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci- dessus, dans lequel le taux de ladite résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués est compris dans un domaine allant de 1 à 50 pce, de préférence de 2 à 40 pce. Plus préférentiellement, le taux de ladite résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués est compris dans un domaine allant de 2 à 30 pce, de préférence de 2 à 20 pce.
[0022] De manière préférentielle également, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci-dessus, dans lequel la composition de la bande de roulement comprend en outre de la charge renforçante, à un taux inférieur à 80 pce, de préférence inférieur à 60 pce. De préférence, le taux de charge renforçante est de 3 à 50 pce, de préférence de 5 à 40 pce. Préférentiellement, la charge renforçante est du noir de carbone et/ou de la silice. Selon un mode de réalisation préféré, la charge renforçante majoritaire est de la silice. Alternativement et préférentiellement également, la charge renforçante majoritaire est du noir de carbone.
[0023] De préférence, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci-dessus, dans lequel la composition de la bande de roulement ne comprend pas de système plastifiant autre que la résine PPE, ou en comprend avec un taux total de plastifiant inférieur à 20 pce, de préférence inférieur à 15 pce.
[0024] De manière préférentielle, l'invention concerne un pneumatique tel que défini ci- dessus, dans lequel la composition de la bande de roulement comprend en outre un système de réticulation.
[0025] L'invention concerne plus particulièrement les pneumatiques destinés à équiper des véhicules sans moteur tels que les bicyclettes, ou des véhicules à moteur de type tourisme, SUV ("Sport Utility Vehicles"), deux roues (notamment motos), avions, comme des véhicules industriels choisis parmi camionnettes, « Poids-lourd » - c'est-à-dire métro, bus, engins de transport routier (camions, tracteurs, remorques), véhicules hors-la-route tels qu'engins agricoles ou de génie civil -, autres véhicules de transport ou de manutention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
[0026] Dans la présente description, sauf indication expresse différente, tous les pourcentages (%) indiqués sont des pourcentages en masse.
[0027] Par ailleurs, le terme « pce » (en anglais « phr ») signifie au sens de la présente demande de brevet, partie en poids pour cent parties d'élastomère, thermoplastiques et non thermoplastiques confondus. Au sens de la présente invention, les élastomères thermoplastiques (TPE) font partie des élastomères.
[0028] D'autre part, tout intervalle de valeurs désigné par l'expression « entre a et b » représente le domaine de valeurs allant de plus de a à moins de b (c'est-à-dire bornes a et b exclues) tandis que tout intervalle de valeurs désigné par l'expression « de a à b » signifie le domaine de valeurs allant de a jusqu'à b (c'est-à-dire incluant les bornes strictes a et b).
[0029] Enfin, lorsqu'on fait référence à un composé « majoritaire », on entend au sens de la présente invention, que ce composé est majoritaire parmi les composés du même type dans la composition, c'est-à-dire que c'est celui qui représente la plus grande quantité en masse parmi les composés du même type. Ainsi, par exemple, une charge renforçante majoritaire est la charge renforçante représentant la plus grande masse par rapport à la masse totale des charges renforçantes dans la composition. Au contraire, un composé « minoritaire » est un composé qui ne représente pas la fraction massique la plus grande parmi les composés du même type. 1. Composition de la bande de roulement
[0030] Le pneumatique selon l'invention a pour caractéristique essentielle de comprendre une bande de roulement, un sommet avec une armature de sommet, deux flancs, deux bourrelets, une armature de carcasse ancrée aux deux bourrelets et s'étendant d'un flanc à l'autre, dans lequel la bande de roulement comprend une composition à base d'au moins un élastomère diénique, à un taux compris entre 35 et 99 pce (parties en poids pour cent parties d'élastomère), un élastomère thermoplastique, à un taux compris entre 1 et 65 pce, et une résine thermoplastique comprenant des motifs polyphénylène éther éventuellement substitués, ledit élastomère thermoplastique étant un copolymère bloc comprenant au moins un bloc élastomère de type copolymère statistique butadiène- styrène éventuellement hydrogéné et au moins un bloc thermoplastique de type styrénique.
1.1 Elastomère thermoplastique (TPE) spécifique à blocs SBR et PS
[0031] De manière générale, les élastomères thermoplastiques (en abrégé « TPE ») ont une structure intermédiaire entre polymères thermoplastiques et élastomères. Ce sont des copolymères à blocs, constitués de blocs rigides, thermoplastiques, reliés par des blocs souples, élastomères.
[0032] Pour les besoins de l'invention, ledit élastomère thermoplastique spécifique est un copolymère bloc comprenant au moins un bloc élastomère de type copolymère statistique butadiène-styrène (SBR) éventuellement hydrogéné et au moins un bloc thermoplastique de type copolymère styrénique (PS). Dans ce qui suit, lorsqu'il est fait référence à un bloc SBR, il s'agit donc d'un bloc élastomérique majoritairement (c'est-à-dire à plus de 50% en poids, de préférence à plus de 80 % en poids) composé d'un copolymère statistique de butadiène et de styrène, ce copolymère pouvant ou non être hydrogéné, et, lorsqu'il est fait référence à un bloc styrénique, il s'agit d'un bloc composé majoritairement (c'est-à-dire à plus de 50%) en poids, de préférence à plus de 80 % en poids) d'un polymère styrénique tel qu'un polystyrène.
1.1.1. Structure du TPE à blocs SBR et PS
[0033] La masse moléculaire moyenne en nombre (notée Mn) du TPE à blocs SBR et PS est préférentiellement comprise entre 30 000 et 500 000 g/mol, plus préférentiellement comprise entre 40 000 et 400 000 g/mol. En dessous des minima indiqués, la cohésion entre les chaînes d'élastomère SBR du TPE à blocs SBR et PS, notamment en raison de sa dilution éventuelle (en présence d'une huile d'extension), risque d'être affectée ; d'autre part, une augmentation de la température d'usage risque d'affecter les propriétés mécaniques, notamment les propriétés à la rupture, avec pour conséquence une performance diminuée "à chaud". Par ailleurs, une masse Mn trop élevée peut être pénalisante pour la mise en oeuvre. Ainsi, on a constaté qu'une valeur comprise dans un domaine de 50 000 à 300 000 g/mol et mieux, de 60 000 à 150 000 était particulièrement bien adaptée, notamment à une utilisation du TPE à blocs SBR et PS dans une composition pour bande de roulement de pneumatique.
[0034] La masse moléculaire moyenne en nombre (Mn) de l'élastomère TPE à blocs SBR et PS est déterminée de manière connue, par chromatographie d'exclusion stérique (SEC). Par exemple dans le cas des élastomères thermoplastiques styréniques, l'échantillon est préalablement solubilisé dans du tétrahydrofuranne à une concentration d'environ 1 g/1 ; puis la solution est filtrée sur filtre de porosité 0,45 μιη avant injection. L'appareillage utilisé est une chaîne chromatographique « WATERS alliance ». Le solvant d'élution est le tétrahydrofuranne, le débit de 0,7 ml/min, la température du système de 35°C et la durée d'analyse de 90 min. On utilise un jeu de quatre colonnes WATERS en série, de dénominations commerciales « STYRAGEL » (« HMW7 », « HMW6E » et deux « HT6E »). Le volume injecté de la solution de l'échantillon de polymère est de 100 μΐ. Le détecteur est un réfractomètre différentiel « WATERS 2410 » et son logiciel associé d'exploitation des données chromatographiques est le système « WATERS MILLENIUM ». Les masses molaires moyennes calculées sont relatives à une courbe d'étalonnage réalisée avec des étalons de polystyrène. Les conditions sont adaptables par l'homme du métier.
[0035] La valeur de l'indice de polydispersité Ip (rappel : Ip = Mw/Mn avec Mw masse moléculaire moyenne en poids et Mn masse moléculaire moyenne en nombre) du TPE à blocs SBR et PS est de préférence inférieure à 3 ; plus préférentiellement inférieure à 2 et encore plus préférentiellement inférieure à 1,5.
[0036] De manière connue, les TPE à blocs SBR et PS présentent deux pics de température de transition vitreuse (Tg, mesurée selon ASTM D3418), la température la plus basse étant relative à la partie élastomère SBR du TPE à blocs SBR et PS, et la température la plus haute étant relative à la partie thermoplastique PS du TPE à blocs SBR et PS. Ainsi, les blocs souples SBR des TPE à blocs SBR et PS se définissent par une Tg inférieure à la température ambiante (25°C), tandis que les blocs rigides PS ont une Tg supérieure à 80°C.
[0037] Dans la présente demande, lorsqu'il est fait référence à la température de transition vitreuse du TPE à blocs SBR et PS, il s'agit de la Tg relative au bloc élastomère SBR. Le TPE à blocs SBR et PS présente préférentiellement une température de transition vitreuse ("Tg") qui est préférentiellement inférieure ou égale à 25 °C, plus préférentiellement inférieure ou égale à 10°C. Une valeur de Tg supérieure à ces minima peut diminuer les performances de la bande de roulement lors d'une utilisation à très basse température ; pour une telle utilisation, la Tg du TPE à blocs SBR et PS est plus préférentiellement encore inférieure ou égale à -10°C. De manière préférentielle également, la Tg du TPE à blocs SBR et PS est supérieure à -100°C.
[0038] Les TPE à blocs SBR et PS peuvent être des copolymères avec un petit nombre de blocs (moins de 5, typiquement 2 ou 3), auquel cas ces blocs ont de préférence des masses élevées, supérieures à 15000 g/mol. Ces TPE à blocs SBR et PS peuvent être par exemple des copolymères diblocs, comprenant un bloc thermoplastique et un bloc élastomère. Ce sont souvent aussi des élastomères triblocs avec deux segments rigides reliés par un segment souple. Les segments rigides et souples peuvent être disposés linéairement, en étoile ou branchés. Typiquement, chacun de ces segments ou blocs contient souvent au minimum plus de 5, généralement plus de 10 unités de base (par exemple unités styrène et unités butadiène/styrène pour un copolymère blocs styrène/ SBR/ styrène).
[0039] Les TPE à blocs SBR et PS peuvent aussi comprendre un grand nombre de blocs (plus de 30, typiquement de 50 à 500) plus petits, auquel cas ces blocs ont de préférence des masses peu élevées, par exemple de 500 à 5000 g/mol, ces TPE à blocs SBR et PS seront appelés TPE à blocs SBR et PS multiblocs par la suite, et sont un enchaînement blocs élastomères - blocs thermoplastiques.
[0040] Selon une première variante, le TPE à blocs SBR et PS se présente sous une forme linéaire. Par exemple, le TPE à blocs SBR et PS est un copolymère dibloc : bloc PS / bloc SBR. Le TPE à blocs SBR et PS peut aussi être un copolymère tribloc : bloc PS / bloc SBR / bloc PS, c'est-à-dire un bloc élastomère central et de deux blocs thermoplastiques terminaux, à chacune des deux extrémités du bloc élastomère. Egalement, le TPE à blocs SBR et PS multibloc peut être un enchaînement linéaire de blocs élastomères SBR - blocs thermoplastiques PS. [0041] Selon une autre variante de l'invention, le TPE à blocs SBR et PS utile pour les besoins de l'invention se présente sous une forme étoilée à au moins trois branches. Par exemple, le TPE à blocs SBR et PS peut alors se composer d'un bloc élastomère SBR étoilé à au moins trois branches et d'un bloc thermoplastique PS, situé à l'extrémité de chacune des branches du bloc élastomère SBR. Le nombre de branches de Γ élastomère central peut varier, par exemple de 3 à 12, et de préférence de 3 à 6.
[0042] Selon une autre variante de l'invention, le TPE à blocs SBR et PS se présente sous une forme branchée ou dendrimère. Le TPE à blocs SBR et PS peut alors se composer d'un bloc élastomère SBR branché ou dendrimère et d'un bloc thermoplastique PS, situé à l'extrémité des branches du bloc élastomère dendrimère.
1.1.2. Nature des blocs élastomères
[0043] Les blocs élastomères du TPE à blocs SBR et PS pour les besoins de l'invention, peuvent être tous les élastomères de type copolymère statistique de butadiène et de styrène (SBR) connus de l'homme de l'art. [0044] La fraction de bloc élastomère SBR dans le TPE à blocs SBR et PS est comprise dans un domaine allant de 30 à 95 %, préférentiellement de 40 à 92 %, plus préférentiellement de 50 à 90%.
[0045] Ces blocs SBR possèdent de préférence une Tg (température de transition vitreuse) mesurée par DSC selon la norme ASTM D3418 de 1999, inférieure à 25°C, préférentiellement inférieure à 10°C, plus préférentiellement inférieure à 0°C et très préférentiellement inférieure à -10°C. De manière préférentielle également, la Tg des blocs SBR est supérieure à -100°C. Conviennent notamment, les blocs SBR ayant une Tg comprise entre 20°C et -70°C et plus particulièrement entre 0°C et -50°C.
[0046] De manière bien connue, le bloc SBR comprend une teneur en styrène, une teneur en liaisons -1,2 de la partie butadiénique, et une teneur en liaisons -1,4 de la partie butadiénique, cette dernière se composant d'une teneur en liaisons trans-1,4 et d'une teneur en liaisons cis-1,4 lorsque la partie butadiénique n'est pas hydrogénée. [0047] De manière préférentielle, on utilise notamment un bloc SBR ayant une teneur en styrène comprise, par exemple dans un domaine allant de 10 à 60% en poids, de préférence de 20%) à 50%) en poids, et pour la partie butadiénique, une teneur en liaisons -1,2 comprise dans un domaine allant de 4% à 75% (% molaire), et une teneur en liaisons -1,4 comprise dans un domaine allant de 20% et 96% (% molaire).
[0048] La détermination du taux d'hydrogénation est réalisée par une analyse RMN. Les spectres sont acquis sur un spectromètre Avance 500 MHz BRUKER équipé d'une Cryosonde 1H-X 5 mm. L'expérience RMN 1H quantitative, utilise une séquence simple impulsion 30° et un délai de répétition de 5 secondes entre chaque acquisition. 64 accumulations sont réalisées. Les échantillons (environ 25mg) sont solubilisés dans le CS2 environ lmL, ΙΟΟμΙ de cyclohexane deutéré sont ajouté pour faire le lock pendant l'acquisition. Les déplacements chimiques sont calibrés par rapport à l'impureté protonée du CS2 ôppm 1H à 7.18 ppm référencé sur le TMS (ôppm 1H à Oppm). Le spectre RMN 1H permet de quantifier la microstructure par intégration des massifs de signaux caractéristiques des différents motifs :
- Le styrène provenant du SBR et des blocs polystyrène. Il est quantifiable dans la zone des aromatiques entre 6,0ppm et 7,3ppm pour 5 protons (en retirant l'intégrale du signal de l'impureté du CS2 à 7,18ppm).
- Le PB 1-2 provenant du SBR. Il est quantifiable dans la zone des éthyléniques entre 4,6ppm et 5, lppm pour 2 protons.
- Le PB 1-4 provenant du SBR. Il est quantifiable dans la zone des éthyléniques entre 5, lppm et 6, lppm pour 2 protons et en supprimant 1 proton du motif PB 1-2.
- Le PB 1-2 hydrogéné provenant de l'hydrogénation et ne présentant que des protons aliphatiques. Les CH3 pendant du PB 1-2 hydrogéné ont été identifiés et sont quantifîables dans la zone des aliphatiques entre 0,4 et 0,8ppm pour 3 protons.
- Le PB 1-4 hydrogéné provenant de l'hydrogénation et ne présentant que des protons aliphatiques. Il sera déduit par soustraction des protons aliphatiques des différents motifs en le considérant pour 8 protons. [0049] La quantification de la microstructure peut être réalisée en % molaire comme suit : %molaire d'un motif =Intégrale 1H d'un motif/∑(intégrales 1H de chaque motif). Par exemple pour un motif de styrène : %molaire du styrène = (Intégrale 1H du styrène) / (Intégrale 1H du styrène+ Intégrale 1H du PB 1-2 + Intégrale 1H du PB 1-4 + Intégrale 1H du PB 1-2 hydrogéné + Intégrale 1H du PB 1-4 hydrogéné).
[0050] Selon le taux d'hydrogénation du bloc SBR, la teneur en double liaison de la partie butadiénique du bloc SBR peut diminuer jusqu'à une teneur de 0% molaire pour un bloc SBR totalement hydrogéné. De préférence, dans les TPE à blocs SBR et PS utiles aux besoins de l'invention, le bloc élastomère SBR est hydrogéné de telle manière qu'une proportion allant de 25 à 100 % molaire des doubles liaisons dans la portion butadiène sont hydrogénées. Plus préférentiellement de 50 à 100% molaire et de manière très préférentielle de 80 à 100% molaire des doubles liaisons dans la portion butadiène sont hydrogénées.
[0051] Au sens de la présente invention, la partie styrénique des blocs SBR peut être composée par des monomères choisis parmi les monomères styréniques, et notamment choisis dans le groupe constitué par le styrène non substitué, les styrènes substitués et leurs mélanges. Parmi les styrènes substitués, on choisira préférentiellement ceux choisis dans le groupe constitué par les méthylstyrènes (préférentiellement Γο-méthylstyrène, le m- méthylstyrène et le p-méthylstyrène, l'alpha-méthylstyrène, l'alpha-2-diméthylstyrène, l'alpha-4-diméthylstyrène et le diphényléthylène), le para-tertio-butylstyrène, les chlorostyrènes (préférentiellement Γο-chlorostyrène, le m-chlorostyrène, le p- chlorostyrène, le 2,4-dichlorostyrène, le 2,6-dichlorostyrène et le 2,4,6-trichlorostyrène), les bromostyrènes (préférentiellement l'o-bromostyrène, le m-bromostyrène, le p- bromostyrène, le 2,4-dibromostyrène, le 2,6-dibromostyrène et les 2,4,6-tribromostyrène), les fluoro styrènes (préférentiellement Γο-fluorostyrène, le m-fluorostyrène, le p- fluorostyrène, le 2,4-difluorostyrène, le 2,6-difluorostyrène et les 2,4,6-trifluorostyrène), le para-hydroxy-styrène, et les mélanges de ces derniers.
[0052] Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, les blocs élastomères du TPE à blocs SBR et PS présentent au total, une masse moléculaire moyenne en nombre ("Mn") allant de 25 000 g/mol à 350 OOOg/mol, de préférence de 35 000 g/mol à 250 000 g/mol de manière à conférer au TPE à blocs SBR et PS de bonnes propriétés élastomériques et une tenue mécanique suffisante et compatible avec l'utilisation en bande de roulement de pneumatique.
[0053] Le bloc élastomère peut également être constitué de plusieurs blocs élastomères tels que définis ci-dessus.
1.1.3. Nature des blocs thermoplastiques
[0054] On utilisera pour la définition des blocs thermoplastiques la caractéristique de température de transition vitreuse (Tg) du bloc rigide thermoplastique. Cette caractéristique est bien connue de l'homme du métier. Elle permet notamment de choisir la température de mise en œuvre industrielle (transformation). Dans le cas d'un polymère (ou d'un bloc de polymère) amorphe, la température de mise en œuvre est choisie sensiblement supérieure à la Tg. Dans le cas spécifique d'un polymère (ou d'un bloc de polymère) semi- cristallin, on peut observer une température de fusion alors supérieure à la température de transition vitreuse. Dans ce cas, c'est plutôt la température de fusion (Tf) qui permet de choisir la température de mise en œuvre du polymère (ou bloc de polymère) considéré. Ainsi, par la suite, lorsqu'on parlera de « Tg (ou Tf, le cas échéant) », il faudra considérer qu'il s'agit de la température utilisée pour choisir la température de mise œuvre.
[0055] Pour les besoins de l'invention, les élastomères TPE à blocs SBR et PS comprennent un ou plusieurs bloc(s) thermoplastique(s) ayant de préférence une Tg (ou Tf, le cas échéant) supérieure ou égale à 80°C et constitué(s) à partir de monomères styréniques polymérisés (PS). Préférentiellement, ce bloc thermoplastique a une Tg (ou Tf, le cas échéant) comprise dans un domaine variant de 80°C à 250°C. De préférence, la Tg (ou Tf, le cas échéant) de ce bloc thermoplastique est préférentiellement de 80°C à 200°C, plus préférentiellement de 80°C à 180°C. [0056] La fraction de bloc thermoplastique PS dans le TPE à blocs SBR et PS est comprise dans un domaine allant de 5 à 70 %, préférentiellement de 8 à 60 %, plus préférentiellement de 10 à 50%. [0057] Les blocs thermoplastiques du TPE à blocs SBR sont des blocs polystyrènes. Les polystyrènes préférentiels sont obtenus à partir de monomères styréniques choisis dans le groupe constitué par le styrène non substitué, les styrènes substitués et leurs mélanges. Parmi les styrènes substitués, on choisira préférentiellement ceux choisis dans le groupe constitué par les méthylstyrènes (préférentiellement Γο-méthylstyrène, le m-méthylstyrène et le p-méthylstyrène, l'alpha-méthylstyrène, l'alpha-2-diméthylstyrène, l'alpha-4- diméthylstyrène et le diphényléthylène), le para-tertio-butylstyrène, les chlorostyrènes (préférentiellement Γο-chlorostyrène, le m-chlorostyrène, le p-chlorostyrène, le 2,4- dichlorostyrène, le 2,6-dichlorostyrène et le 2,4,6-trichlorostyrène), les bromostyrènes (préférentiellement Γο-bromostyrène, le m-bromostyrène, le p-bromostyrène, le 2,4- dibromostyrène, le 2,6-dibromostyrène et le 2,4,6-tribromostyrène), les fluorostyrènes (préférentiellement Γο-fluorostyrène, le m-fluorostyrène, le p-fluorostyrène, le 2,4- difluorostyrène, le 2,6-difluorostyrène et le 2,4,6-trifluorostyrène), le para-hydroxy- styrène, et les mélanges de ces derniers. [0058] De manière très préférentielle, les blocs thermoplastiques du TPE à blocs SBR sont des blocs obtenus à partir de polystyrène non substitué.
[0059] Selon une variante de l'invention, le bloc polystyrène tel que défini ci-dessus peut être copolymérisé avec au moins un autre monomère de manière à former un bloc thermoplastique ayant une Tg (ou Tf, le cas échéant) telle que définie ci-dessus. [0060] A titre d'illustration, cet autre monomère susceptible de copolymériser avec le monomère polymérisé, peut être choisi parmi les monomères diènes, plus particulièrement, les monomères diènes conjugués ayant 4 à 14 atomes de carbone, et les monomères de type vinylaromatiques ayant de 8 à 20 atomes de carbone.
[0061] Selon l'invention, les blocs thermoplastiques du TPE à blocs SBR et PS présentent au total, une masse moléculaire moyenne en nombre ("Mn") allant de 5 000 g/mol à 150 OOOg/mol, de manière à conférer au TPE à blocs SBR et PS de bonnes propriétés élastomériques et une tenue mécanique suffisante et compatible avec l'utilisation en bande de roulement de pneumatique. [0062] Le bloc thermoplastique peut également être constitué de plusieurs blocs thermoplastiques tels que définis ci-dessus.
1.1.4. Exemples de TPE à blocs SBR et PS
[0063] A titre d'exemples d'élastomères TPE à blocs SBR et PS commercialement disponibles, on peut citer les élastomères de type SOE, commercialisés par la société Asahi Kasei sous la dénomination « SOE SI 611 », « SOE L605 » ou encore « SOE L606 ».
1.1.5. Quantité de TPE à blocs SBR et PS
[0064] Dans la composition de bande de roulement du pneumatique de l'invention, l'élastomère TPE (c'est à dire le ou les élastomères TPE) à blocs SBR et PS représente entre 1 et 65%, de préférence de 10 à 60%> en poids, plus préférentiellement de 20 à 50%> et très préférentiellement de 30 à 45% en poids de l'ensemble des élastomères présents dans la composition élastomère.
[0065] Ainsi, la quantité d'élastomère TPE à blocs SBR et PS est comprise dans un domaine qui varie entre 1 et 65 pce, préférentiellement de 10 à 60 pce, mieux de 20 à 50 pce et notamment de 30 à 45 pce. En effet, avec une quantité d'élastomère TPE à blocs SBR et PS inférieure à 1 pce l'effet sur la diminution de la résistance au roulement est peu notable tandis qu'au-delà de 65 pce d'élastomère TPE à blocs SBR et PS, la composition prend une nature thermoplastique avec pour conséquence une très forte évolution des propriétés avec la température. 1.2 Elastomère Diénique
[0066] La composition de la bande de roulement selon l'invention, comporte au moins un (c'est-à-dire un ou plusieurs) caoutchouc diénique. Le taux total d'élastomère diénique est compris entre 35 et 99 pce, de préférence dans un domaine variant de 40 à 90 pce, préférentiellement de 50 à 80 pce, plus préférentiellement de 55 à 70 pce. [0067] Par élastomère ou caoutchouc « diénique », doit être compris de manière connue un (on entend un ou plusieurs) élastomère issu au moins en partie (i.e. ; un homopolymère ou un copolymère) de monomères diènes (monomères porteurs de deux doubles liaisons carbone carbone, conjuguées ou non).
[0068] Ces élastomères diéniques peuvent être classés dans deux catégories : "essentiellement insaturés" ou "essentiellement saturés". [0069] On entend en général par "essentiellement insaturé", un élastomère diénique issu au moins en partie de monomères diènes conjugués, ayant un taux de motifs ou unités d'origine diénique (diènes conjugués) qui est supérieur à 15% (% en mole). Dans la catégorie des élastomères diéniques "essentiellement insaturés", on entend en particulier par élastomère diénique "fortement insaturé" un élastomère diénique ayant un taux de motifs d'origine diénique (diènes conjugués) qui est supérieur à 50%.
[0070] C'est ainsi que des élastomères diéniques tels que certains caoutchoucs butyl ou les copolymères de diènes et d'alpha oléfmes type EPDM peuvent être qualifiés d'élastomères diéniques "essentiellement saturés" (taux de motifs d'origine diénique faible ou très faible, toujours inférieur à 15 >). [0071] Ces définitions étant données, on entend plus particulièrement par élastomère diénique, quelque soit la catégorie ci-dessus, susceptible d'être utilisé dans les compositions conformes à l'invention:
(a) - tout homopolymère obtenu par polymérisation d'un monomère diène conjugué ayant de 4 à 12 atomes de carbone; (b) - tout copolymère obtenu par copolymérisation d'un ou plusieurs diènes conjugués entre eux ou avec un ou plusieurs composés vinyle aromatique ayant de 8 à 20 atomes de carbone;
(c) - un copolymère ternaire obtenu par copolymérisation d'éthylène, d'une a-oléfme ayant 3 à 6 atomes de carbone avec un monomère diène non conjugué ayant de 6 à 12 atomes de carbone, comme par exemple les élastomères obtenus à partir d'éthylène, de propylène avec un monomère diène non conjugué du type précité tel que notamment l'hexadiène-1,4, l'éthylidène norbornène, le dicyclopentadiène; (d) - un copolymère d'isobutène et d'isoprène (caoutchouc diénique butyl), ainsi que les versions halogénées, en particulier chlorées ou bromées, de ce type de copolymère.
[0072] Tout type d'élastomère diénique peut être utilisé dans l'invention. Lorsque la composition contient un système de vulcanisation, on utilise de préférence, des élastomères essentiellement insaturés, en particulier des types (a) et (b) ci-dessus, pour la fabrication de la bande de roulement du pneumatique selon la présente invention.
[0073] A titre de diènes conjugués conviennent notamment le butadiène-1,3, le 2-méthyl- 1,3-butadiène, les 2,3-di(alkyle en Ci-C5)-l,3-butadiènes tels que par exemple le 2,3- diméthyl-l,3-butadiène, le 2,3-diéthyl-l,3-butadiène, le 2-méthyl-3-éthyl-l,3-butadiène, le 2-méthyl-3-isopropyl-l,3-butadiène, un aryl-l,3-butadiène, le 1,3-pentadiène, le 2,4- hexadiène. A titre de composés vinylaromatiques conviennent par exemple le styrène, l'ortho-, méta-, para-méthylstyrène, le mélange commercial "vinyle-toluène", le para- tertiobutylstyrène, les méthoxystyrènes, les chlorostyrènes, le vinylmésitylène, le divinylbenzène, le vinylnaphtalène. [0074] Les copolymères peuvent contenir entre 99% et 20% en poids d'unités diéniques et entre 1%> et 80%> en poids d'unités vinylaromatiques. Les élastomères peuvent avoir toute microstructure qui est fonction des conditions de polymérisation utilisées, notamment de la présence ou non d'un agent modifiant et/ou randomisant et des quantités d'agent modifiant et/ou randomisant employées. Les élastomères peuvent par exemple être préparés en dispersion ou en solution ; ils peuvent être couplés et/ou étoilés ou encore fonctionnalisés avec un agent de couplage et/ou d'étoilage ou de fonctionnalisation. Pour un couplage à du noir de carbone, on peut citer par exemple des groupes fonctionnels comprenant une liaison C-Sn ou des groupes fonctionnels aminés tels que benzophénone par exemple ; pour un couplage à une charge inorganique renforçante telle que silice, on peut citer par exemple des groupes fonctionnels silanol ou polysiloxane ayant une extrémité silanol (tels que décrits par exemple dans FR 2 740 778 ou US 6 013 718), des groupes alkoxysilane (tels que décrits par exemple dans FR 2 765 882 ou US 5 977 238), des groupes carboxyliques (tels que décrits par exemple dans WO 01/92402 ou US 6 815 473, WO 2004/096865 ou US 2006/0089445) ou encore des groupes polyéthers (tels que décrits par exemple dans EP 1 127 909 ou US 6 503 973). Comme autres exemples d'élastomères fonctionnalisés, on peut citer également des élastomères (tels que SBR, BR, NR ou IR) du type époxydés.
1.3. Résine PPE
[0075] La composition selon l'invention comprend une résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués (en abrégé « résine PPE »). Ce type de composé est décrit par exemple dans l'encyclopédie « Ullmann's encyclopédia of industrial chemistry » éditée par VCH, vol A 21, pages 605-614, 5e édition,1992.
[0076] La résine PPE utile aux besoins de l'invention présente préférentiellement une température de transition vitreuse (Tg), mesurée par DSC selon la norme ASTM D3418 de 1999 comprise dans un domaine allant de 0 à 280°C, de préférence de 5 à 250°C et plus préférentiellement de 5 à 220°C. En dessous de 0°C, la résine PPE ne permet pas un décalage de Tg suffisant dans la composition la comprenant et au-dessus de 280°C, on peut rencontrer des problèmes de fabrication notamment pour obtenir un mélange homogène.
[0077] De préférence, la résine PPE est un composé comprenant majoritairement des motifs polyphénylène de formule générale (I) :
Figure imgf000021_0001
dans laquelle :
- RI, R2, R3 et R4 représentent indépendamment les uns des autres des groupements identiques ou différents choisis parmi l'hydrogène ; les groupements hydroxy, alkoxy, halogène, amino, alkylamino, dialkylamino ; les groupements hydrocarbonés comportant au moins 2 atomes de carbone, éventuellement interrompus par des hétéroatomes et éventuellement substitués ; RI et R3 d'une part et R2 et R4 d'autre part peuvent former ensemble avec les atomes de carbones auxquels ils se rattachent un ou plusieurs cycles accolés au cycle benzénique du composé de formule (I)
- n est un entier compris dans un domaine allant de 3 à 300.
[0078] Préférentiellement, RI, R2, R3 et R4 représentent indépendamment les uns des autres des groupements identiques ou différents choisis parmi :
- l'hydrogène
- les groupements hydroxy, alkoxy, halogène, amino, alkylamino, dialkylamino,
- les groupements alkyles linéaire, ramifiés ou cycliques, comprenant de 1 à 25 atomes de carbone (de préférence de 2 à 18), éventuellement interrompus par des hétéroatomes choisis parmi l'azote, l'oxygène et le soufre, et éventuellement substitués par des groupements hydroxy, alkoxy, amino, alkylamino, dialkylamino, ou halogène.
- les groupements aryles comprenant de 6 à 18 atomes de carbones (de préférence de 6 à 12), éventuellement substitués par des groupements hydroxy, alkoxy, amino, alkylamino, dialkylamino, alkyle, ou halogène. [0079] Plus préférentiellement, RI, R2, R3 et R4 représentent indépendamment les uns des autres des groupements identiques ou différents choisis parmi :
- l'hydrogène
- les groupements hydroxy, alkoxy comportant de 1 à 6 atomes de carbone, halogène, amino, alkylamino comportant de 1 à 6 atomes de carbone, dialkylamino comportant de 2 à 12 atomes de carbone,
- les groupements alkyles linéaire, ramifiés ou cycliques, comprenant de 1 à 12 atomes de carbone (de préférence de 2 à 6), éventuellement interrompus par des hétéroatomes et éventuellement substitués par des groupements hydroxy, alkoxy comportant de 1 à 6 atomes de carbone, amino, alkylamino comportant de 1 à 6 atomes de carbone, dialkylamino comportant de 2 à 12 atomes de carbone, ou halogène, - les groupements aryles comprenant de 6 à 18 atomes de carbones (de préférence de 6 à 12), éventuellement substitués par des groupements hydroxy, alkoxy comportant de 1 à 6 atomes, amino, alkylamino comportant de 1 à 6 atomes, dialkylamino comportant de 2 à 12 atomes de carbone, alkyle comportant de 1 à 12 atomes de carbone, ou halogène. [0080] Encore plus préférentiellement, RI et R2 représentent un groupement alkyle et en particulier un groupe méthyle ; et R3 et R4 représentent des atomes d'hydrogène. Dans ce cas, la résine PPE est un poly(2,6-diméthyl-l,4-phénylène éther).
[0081] De manière préférentielle également, n est un entier compris dans un domaine allant de 3 à 50, plus préférentiellement de 5 à 30, de préférence de 6 à 20. [0082] De préférence, la résine PPE est un composé comprenant à plus de 80% en poids, et plus préférentiellement encore à plus de 95% en poids, des motifs polyphénylène de formule générale (I).
[0083] A titre d'exemples, on peut citer le poly(2,6-diméthyl-l,4-phénylène éther) et notamment le « Noryl SA 120 » de la socité Sabic ou le « Xyron S202 » de la société Asahi Kasei.
[0084] De manière connue, les résines PPE ont des masses moléculaires moyennes en nombre (Mn) variables notamment d'environ 1000 à 45000 g/mol, le plus souvent de 15000 à 45000 g/mol, la Mn étant mesurée de manière connue de l'homme de l'art par SEC (encore nommée GPC, comme dans la référence US4588806, colonne 8). Pour les besoins de l'invention on préfère pour la composition de l'invention une résine PPE possédant une masse Mn comprise dans un domaine variant de 10000 à 45000 g/mol, préférentiellement de 15000 à 40000 g/mol, et plus préférentiellement de 25000 à 40000 g/mol.
[0085] Préférentiellement, la valeur de l'indice de polydispersité Ip (rappel : Ip = Mw/Mn avec Mw masse moléculaire moyenne en poids et Mn masse moléculaire moyenne en nombre) de la résine PPE est inférieure ou égale à 5, plus préférentiellement inférieure ou égale à 3 et plus préférentiellement encore inférieure ou égale à 2. [0086] Le taux de résine PPE dans la composition est préférentiellement compris dans un domaine allant de 1 à 50 pce, plus préférentiellement de 2 à 40 pce, plus préférentiellement encore de 2 à 30 pce et très préférentiellement de 2 à 20 pce.
1.4. Charge nanométrique ou renforçante [0087] Le ou les élastomères et la résine PPE décrits précédemment sont suffisants à eux seuls pour que soit utilisable la bande de roulement selon l'invention. De manière préférentielle, la composition selon l'invention peut comprendre en outre une charge renforçante.
[0088] Lorsqu'une charge renforçante est utilisée, on peut utiliser tout type de charge habituellement utilisée pour la fabrication de pneumatiques, par exemple une charge organique telle que du noir de carbone, une charge inorganique telle que de la silice, ou encore un coupage de ces deux types de charge, notamment un coupage de noir de carbone et de silice. Préférentiellement pour les besoins de l'invention, la charge renforçante majoritaire pourra être de la silice, ou alternativement du noir de carbone. [0089] Comme noirs de carbone conviennent tous les noirs de carbone conventionnellement utilisés dans les pneumatiques (noirs dits de grade pneumatique). Par exemple, on citera plus particulièrement les noirs de carbone renforçants des séries 100, 200 ou 300 (grades ASTM), comme par exemple les noirs NI 15, N134, N234, N326, N330, N339, N347, N375, ou encore, selon les applications visées, les noirs de séries plus élevées (par exemple N660, N683, N772), voire même N990.
[0090] Par "charge inorganique renforçante", doit être entendu dans la présente demande, par définition, toute charge inorganique ou minérale (quelles que soient sa couleur et son origine (naturelle ou de synthèse), encore appelée charge "blanche", charge "claire" voire "charge non noire" ("non-black fîller") par opposition au noir de carbone, capable de renforcer à elle seule, sans autre moyen qu'un agent de couplage intermédiaire, une composition de caoutchouc destinée à la fabrication de pneumatiques, en d'autres termes apte à remplacer, dans sa fonction de renforcement, un noir de carbone conventionnel de grade pneumatique ; une telle charge se caractérise généralement, de manière connue, par la présence de groupes hydroxyle (-OH) à sa surface. [0091] L'état physique sous lequel se présente la charge inorganique renforçante est indifférent, que ce soit sous forme de poudre, de microperles, de granulés, de billes ou toute autre forme densifïée appropriée. Bien entendu on entend également par charge inorganique renforçante des mélanges de différentes charges inorganiques renforçantes, en particulier de charges siliceuses et/ou alumineuses hautement dispersibles telles que décrites ci-après.
[0092] Comme charges inorganiques renforçantes conviennent notamment des charges minérales du type siliceux, en particulier de la silice (Si02), ou du type alumineuse, en particulier de l'alumine (A1203). La silice utilisée peut être toute silice renforçante connue de l'homme du métier, notamment toute silice précipitée ou pyrogénée présentant une surface BET ainsi qu'une surface spécifique CTAB toutes deux inférieures à 450 m2/g, de préférence de 30 à 400 m2/g. A titres de silices précipitées hautement dispersibles (dites "HDS"), on citera par exemple les silices "Ultrasil" 7000 et "Ultrasil" 7005 de la société Degussa, les silices "Zeosil" 1165MP, 1135MP et 1115MP de la société Rhodia, la silice "Hi-Sil" EZ150G de la société PPG, les silices "Zeopol" 8715, 8745 et 8755 de la Société Huber, les silices à haute surface spécifique telles que décrites dans la demande WO 03/016387.
[0093] Pour coupler la charge inorganique renforçante à l'élastomère, on peut par exemple utiliser de manière connue un agent de couplage (ou agent de liaison) au moins bifonctionnel destiné à assurer une connexion suffisante, de nature chimique et/ou physique, entre la charge inorganique (surface de ses particules) et l'élastomère, en particulier des organosilanes ou des polyorganosiloxanes bifonctionnels.
[0094] Le taux volumique de charge renforçante, optionnelle, dans la composition (noir de carbone et/ou charge inorganique renforçante telle que silice) est compris dans un domaine de 0 à 20%, ce qui correspond à un taux de 0 à 50 pce pour une composition sans plastifiant. Préférentiellement la composition comprend moins de 80 pce de charge renforçante (notamment entre 1 et 80 pce), de préférence moins de 60 pce (notamment entre 1 à 60 pce), plus préférentiellement un taux compris dans un domaine allant de 3 à 50 pce, mieux de 5 à 40 pce. 1.5. Plastifiants
[0095] Le ou les élastomères et la résine PPE décrits précédemment sont suffisants à eux seuls pour que soit utilisable la bande de roulement selon l'invention.
[0096] Ainsi, selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la composition élastomère précédemment décrite ne comporte pas d'agent plastifiant de type huile ou résine thermoplastique autre que la résine PPE, ou, si elle en comporte, elle en comporte moins de 20 pce (notamment entre 0,5 et 20 pce), de préférence moins de 15 pce (notamment entre 0,5 et 15 pce), plus préférentiellement moins de 10 pce (notamment entre 0,5 et 10 pce), mieux, moins de 5 pce (notamment entre 0,5 et 5 pce). De manière préférentielle également la composition ne comprend pas d'agent plastifiant autre que la résine PPE. De manière connue de l'homme du métier, on appelle agent plastifiant une huile (ou huile plastifiante ou huile d'extension) ou une résine plastifiante dont la fonction est de faciliter la mise en œuvre de la bande de roulement, particulièrement son intégration au pneumatique par un abaissement du module et une augmentation du pouvoir tackifïant. [0097] On peut utiliser toute huile, de préférence à caractère faiblement polaire, apte à étendre, plastifier des élastomères, notamment thermoplastiques. A température ambiante (23°C), ces huiles, plus ou moins visqueuses, sont des liquides (c'est-à-dire, pour rappel, des substances ayant la capacité de prendre à terme la forme de leur contenant), par opposition notamment à des résines ou des caoutchoucs qui sont par nature solides. On peut également utiliser tout type de résine plastifiante connue de l'homme du métier.
[0098] L'homme du métier saura, à la lumière de la description et des exemples de réalisation qui suivent, ajuster la quantité de plastifiant en fonction de l'élastomère TPE à blocs SBR et PS utilisé (comme indiqué précédemment) ; des conditions particulières d'usage du pneumatique muni de la bande de roulement, et notamment en fonction de l'objet pneumatique dans lequel elle est destinée à être utilisée.
1.6. Additifs divers
[0099] Le ou les élastomères thermoplastiques et la résine PPE décrits précédemment sont suffisants à eux seuls pour que soit utilisable la bande de roulement selon l'invention. [00100] Toutefois, selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la composition élastomère précédemment décrite peut comporter également, les divers additifs usuellement présents dans les bandes de roulements connues de l'homme du métier. On choisira par exemple un ou plusieurs additifs choisis parmi les agents de protection tels que antioxydants ou antiozonants, anti-UV, les divers agents de mise en œuvre ou autres stabilisants, ou encore les promoteurs aptes à favoriser l'adhésion au reste de la structure de l'objet pneumatique.
[00101] Egalement et à titre optionnel, la composition de la bande de roulement de l'invention peut contenir un système de réticulation connu de l'homme du métier, tel qu'un système de vulcanisation comprenant du soufre ou un agent donneur de soufre, et optionnellement, un ou plusieurs accélérateurs et/ ou activateurs de vulcanisation.
2. Préparation
[00102] Les compositions de bande de roulement pour le pneumatique selon l'invention sont fabriquées dans des mélangeurs appropriés, en utilisant deux phases de préparation successives bien connues de l'homme du métier: une première phase de travail ou malaxage thermo -mécanique (parfois qualifiée de phase "non-productive") à haute température, jusqu'à une température maximale comprise entre 110°C et 190°C, de préférence entre 130°C et 180°C, suivie d'une deuxième phase de travail mécanique (parfois qualifiée de phase "productive") à plus basse température, typiquement inférieure à 110°C, par exemple entre 60°C et 100°C, phase de finition au cours de laquelle est incorporé le système de réticulation ou vulcanisation; de telles phases ont été décrites par exemple dans les demandes EP-A-0501227, EP-A-0735088, EP-A-0810258, WO00/05300 ou WO00/05301. Les élastomères TPE à blocs SBR et PS et la résine PPE sont introduits lors de la première étape, directement sous leur forme commerciale, par exemple sous la forme de billes ou de granulés. Une alternative préférentielle peut être de préparer un mélange maître (masterbatch) comprenant les élastomères TPE à blocs SBR et PS et la résine PPE uniquement, ce mélange maître étant ensuite utilisé pour la préparation du mélange complet. De manière connue, ce mélange maître peut être préparé dans une extrudeuse bi-vis, à une température comprise entre 180°C et 280°C, par exemple à 230°C. [00103] La bande de roulement pour le pneumatique selon l'invention est ensuite extrudée de façon classique, afin de réaliser le profilé. La bande de roulement est ensuite sculptée dans le moule de cuisson du pneumatique.
[00104] Cette bande de roulement peut-être montée sur un pneumatique de manière classique, ledit pneumatique comprenant en plus de la bande de roulement selon l'invention, un sommet, deux flancs et deux bourrelets, une armature de carcasse ancrée aux deux bourrelets, et une armature de sommet.
EXEMPLES DE RÉALISATION DE L'INVENTION
[00105] Des compositions de bande de roulement pour pneumatique selon l'invention ont été préparées comme indiqué précédemment.
Tests effectués au laboratoire sur les compositions
- Propriétés dynamiques
[00106] Les propriétés dynamiques G* et tan(ô)max sont mesurées sur un viscoanalyseur (Metravib V A4000), selon la norme ASTM D 5992 - 96. On enregistre la réponse d'un échantillon de composition vulcanisée (éprouvette cylindrique de 4 mm d'épaisseur et de 400 mm2 de section), soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10Hz, selon la norme ASTM D 1349 - 99, à une température de 40°C. On effectue un balayage en amplitude de déformation crête à crête de 0,1 à 50% (cycle aller), puis de 50% à 1 % (cycle retour). Les résultats exploités sont le module complexe de cisaillement dynamique (G*) et le facteur de perte (tan δ). Pour le cycle retour, on indique la valeur maximale de tan δ observée (tan(ô)max), ainsi que l'écart de module complexe (DG*) entre les valeurs à 0,1 % et à 50%> de déformation (effet Payne).
[00107] Pour la valeur de tan(ô)max à 40°C, plus la valeur est basse, plus la composition aura une hystérèse faible et donc une résistance au roulement faible. Pour plus de lisibilité les résultats seront indiqués selon la performance, en base 100, la valeur 100 étant attribuée au témoin. Un résultat inférieur à 100 indiquant une diminution de la performance de résistance au roulement (augmentation de la valeur de tan(ô) max à 40°C), et inversement, un résultat supérieur à 100, indiquera une augmentation de la performance (diminution de la valeur de tan(ô)max à 40°C).
Coefficient de frottement dynamique [00108] Les mesures de coefficient de frottement dynamique ont été réalisées selon une méthode identique à celle décrite par L. Busse, A. Le Gai, et M. Kûppel (Modelling of Dry and Wet Friction of Silica Filled Elastomers on Self- Affine Road Surfaces, Elastomere Friction, 2010, 51, p. 8). Les éprouvettes sont réalisées par moulage suivi d'une vulcanisation d'une éprouvette carrée (50mmx50mm) de 6 mm d'épaisseur. Après fermeture du moule, celui-ci est placé dans une presse à plateaux chauffants à 150°C pendant 50 minutes à une pression de 16 bars. Le sol utilisé pour réaliser ces mesures est une carotte prélevée sur un sol routier réel en béton bitumineux de type BBTM (norme NF P 98-137). Pour éviter les phénomènes de démouillage et l'apparition de forces d'adhésion parasites entre le sol et le matériau, le système sol+éprouvette est immergé dans une solution aqueuse à 5% d'un agent tensio-actif (Sinnozon - numéro CAS : 25155-30-0). La température de la solution aqueuse est régulée à l'aide d'un bain thermo statique. L'éprouvette est soumise à un mouvement de glissement en translation parallèlement au plan du sol. La vitesse de glissement Vg est fixée à 0.03 m/sec. La contrainte normale appliquée sn est de 100 kPa. Ces conditions sont décrites ci-après par « conditions de sol mouillé ». On mesure en continu la contrainte tangentielle st opposée au mouvement de l'éprouvette sur le sol. Le rapport entre la contrainte tangentielle st et la contrainte normale sn donne le coefficient de frottement dynamique μ. Les valeurs indiquées dans le tableau ci-dessous sont les valeurs de coefficient de frottement dynamique, obtenues en régime permanent après stabilisation de la valeur de la contrainte tangentielle st. [00109] Pour plus de lisibilité les résultats seront indiqués selon la performance, en base 100, la valeur 100 étant attribuée au témoin. Un résultat inférieur à 100 indiquant une diminution de la performance d'adhérence sur sol mouillé, et inversement, un résultat supérieur à 100, indiquera une augmentation de la performance d'adhérence sur sol mouillé. Exemples
[00110] Une composition de bande de roulement de pneumatique conforme à l'invention (A2) a été préparée comme indiqué précédemment et comparée à deux compositions témoin : une composition de bande de roulement de pneumatique usuelle (A0) et une composition sans Résine PPE (Al). Les compositions de ces bandes de roulement sont présentées dans le tableau 1 ci-dessous.
Tableau 1
Figure imgf000030_0001
(1) BR avec 4% de motif 1,2 et 93% de motif 1 ,4-cis (Tg = -106°C ) ;
(2) S SBR solution (taux exprimés en SBR sec : 41% de styrène, 24 % des motifs polybutadiène en 1-2 et 50% des motifs polybutadiène en 1-4 trans (Tg = - 25°C) ;
(3) Elastomère thermoplastique SOE « SOE L606 » de la société Asahi Kasei ;
(4) Résine PPE: Poly(2,6-diméthyl-l,4-phénylène éther) « Xyron S202 A » de la société
Asahi Kasei, Mn = 37000g/mol, Tg = 215°C ;
(5) Noir de carbone N234 ;
(6) Silice (« Zeosil 1165MP » de la société Rhodia) ;
(7) agent de couplage TESTP (« Si69 » de la société Degussa) ;
(8) Huile MES « Catenex SNR » de la société Shell ;
(9) Résine C5/C9 « CrayValley Wingtack » de la société STS ;
(10) N-l,3-diméthylbutyl-N-phénylparaphénylènediamine (« Santoflex 6-PPD » de la société Flexsys) ;
(11) DPG = Diphénylguanidine (« Perkacit DPG » de la société Flexsys) ;
(12) oxyde de zinc (grade industriel - société Umicore) ;
(13) stéarine ( « Pristerene » de la société Uniquema);
(14) N-cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfénamide (« Santocure CBS » de la société Flexsys). [00111] On peut noter dans ces compositions la possibilité de baisser le taux de charge renforçante et de plastifiant vis-à-vis de la composition témoin, grâce à l'utilisation d'élastomères TPE à blocs SBR et PS en coupage avec l'élastomère diénique dans la composition de la bande de roulement.
[00112] Les performances de l'invention ont été évaluées au laboratoire, et les résultats sont présentés au tableau 2 ci-dessous.
Tableau 2
Figure imgf000031_0001
[00113] Les résultats présentés au tableau 2 mettent en évidence que les compositions selon l'invention permettent de remplacer une partie de l'élastomère diénique par un TPE à blocs SBR et PS, et, en présence de la résine PPE, permettent une amélioration notable de l'équilibre des performances qu'on peut attendre en résistance au roulement et en freinage sur sol mouillé. Par ailleurs, il est très surprenant au vu de l'état de la technique, que le TPE à blocs SBR et PS en coupage avec un élastomère diénique, permettent de diminuer notablement la quantité de charge et de plastifiant dans la composition de la bande de roulement, permettant ainsi une économie de moyen et une facilité de mise en œuvre.

Claims

REVENDICATIONS
1. Pneumatique comprenant une bande de roulement, un sommet avec une armature de sommet, deux flancs, deux bourrelets, une armature de carcasse ancrée aux deux bourrelets et s'étendant d'un flanc à l'autre, caractérisé en ce que la bande de roulement comprend une composition à base d'au moins un élastomère diénique, à un taux compris entre 35 et 99 pce (parties en poids pour cent parties d' élastomère), un élastomère thermoplastique, à un taux compris entre 1 et 65 pce, et une résine thermoplastique comprenant des motifs polyphénylène éther éventuellement substitués, ledit élastomère thermoplastique étant un copolymère bloc comprenant au moins un bloc élastomère de type copolymère statistique butadiène-styrène éventuellement hydrogéné et au moins un bloc thermoplastique de type styrénique.
2. Pneumatique selon la revendication 1, dans lequel la masse moléculaire moyenne en nombre de l'élastomère thermoplastique est comprise entre 30 000 et 500 000 g/mol.
3. Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel le ou les blocs élastomères du copolymère bloc sont choisis parmi les élastomères ayant une température de transition vitreuse inférieure à 25°C.
4. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le ou les blocs élastomères SBR ont une teneur en styrène comprise dans un domaine allant de 10 à 60%.
5. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le ou les blocs élastomères SBR ont une teneur en liaisons -1,2 pour la partie butadiénique comprise dans un domaine allant de 4% à 75% molaire, et une teneur en liaisons -1,4 comprise dans un domaine allant de 20% à 96% molaire.
6. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le ou les blocs élastomères SBR sont hydrogénés de telle manière qu'une proportion allant de 25 à 100 % molaire des doubles liaisons dans la portion butadiène sont hydrogénées.
7. Pneumatique selon la revendication 6 dans lequel le ou les blocs élastomères SBR sont hydrogénés de telle manière qu'une proportion allant de 50 à 100 % molaire, et de préférence de 80 à 100 % molaire des doubles liaisons dans la portion butadiène sont hydrogénées.
8. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le ou les blocs thermoplastiques styréniques du copolymère bloc sont choisis parmi les polymères ayant une température de transition vitreuse supérieure à 80°C, et, dans le cas d'un bloc thermoplastique semi cristallin, une température de fusion supérieure à 80°C.
9. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la fraction de bloc thermoplastique styrénique dans le copolymère bloc est comprise dans un domaine allant de 5 à 70 %.
10. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le ou les blocs thermoplastiques du copolymère bloc sont choisis parmi les polystyrènes.
11. Pneumatique selon la revendication précédente dans lequel le ou les blocs thermoplastiques du copolymère bloc sont choisis parmi les polystyrènes obtenus à partir de monomères styréniques choisis dans le groupe constitué par le styrène non substitué, les styrènes substitués et leurs mélanges.
12. Pneumatique selon la revendication précédente dans lequel le ou les blocs thermoplastiques du copolymère bloc sont choisis parmi les polystyrènes obtenus à partir de monomères styréniques choisis dans le groupe constitué par le styrène non substitué, les méthylstyrènes, le para-tertio-butylstyrène, les chlorostyrènes, les bromostyrènes, les fluorostyrènes, le para-hydroxy-styrène, et les mélanges de ces derniers.
13. Pneumatique selon la revendication précédente dans lequel le ou les blocs thermoplastiques du copolymère bloc sont choisis parmi les polystyrènes obtenus à partir de monomères styréniques choisis dans le groupe constitué par le styrène non substitué, Γο-méthylstyrène, le m-méthylstyrène, le p-méthylstyrène, l'alpha-méthylstyrène, l'alpha- 2-diméthylstyrène, l'alpha-4-diméthylstyrène, le diphényléthylène, le para-tertio- butylstyrène, Γο-chlorostyrène, le m-chlorostyrène, le p-chlorostyrène, le 2,4- dichlorostyrène, le 2,6-dichlorostyrène, le 2,4,6-trichlorostyrène, Γο-bromostyrène, le m- bromostyrène, le p-bromostyrène, le 2,4-dibromostyrène, le 2,6-dibromostyrène, le 2,4,6- tribromostyrène, Γο-fluorostyrène, le m-fluorostyrène, le p-fluorostyrène, le 2,4- difluoro styrène, le 2,6-difluorostyrène, le 2,4,6-trifluorostyrène, le para-hydroxy-styrène, et les mélanges de ces derniers.
14. Pneumatique selon la revendication précédente dans lequel le ou les blocs thermoplastiques du copolymère bloc sont obtenus à partir de polystyrène non substitué.
15. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élastomère diénique est choisi dans le groupe constitué par les élastomères diéniques essentiellement insaturés, et les mélanges de ces élastomères.
16. Pneumatique selon la revendication 15, dans lequel l'élastomère diénique est choisi dans le groupe constitué par les homopolymères obtenus par polymérisation d'un monomère diène conjugué ayant de 4 à 12 atomes de carbone, les copolymères obtenus par copolymérisation d'un ou plusieurs diènes conjugués entre eux ou avec un ou plusieurs composés vinyle aromatique ayant de 8 à 20 atomes de carbone, et les mélanges de ces derniers.
17. Pneumatique selon la revendication 16, dans lequel l'élastomère diénique est choisi dans le groupe constitué par les polybutadiènes, les polyisoprènes de synthèse, le caoutchouc naturel, les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène et les mélanges de ces élastomères.
18. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le taux d'élastomère diénique est compris dans un domaine allant de 40 à 90 pce et le taux d'élastomère thermoplastique est compris dans un domaine allant de 10 à 60 pce.
19. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le taux d'élastomère diénique est compris dans un domaine allant de 50 à 80 pce et le taux d'élastomère thermoplastique est compris dans un domaine allant de 20 à 50 pce.
20. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le taux d'élastomère diénique est compris dans un domaine allant de 55 à 70 pce et le taux d'élastomère thermoplastique est compris dans un domaine allant de 30 à 45 pce.
21. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués présente une température de transition vitreuse (Tg), mesurée par DSC selon la norme ASTM D3418 de 1999, comprise dans un domaine allant de 0 à 280°C, de préférence de 5 à 250°C.
22. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués est un composé comprenant majoritairement des motifs polyphénylène de formule générale (I) :
Figure imgf000035_0001
dans laquelle :
- RI, Pv2, R3 et R4 représentent indépendamment les uns des autres des groupements identiques ou différents choisis parmi les groupements hydrogène, hydroxy, alkoxy, halogène, amino, alkylamino, dialkylamino ou les groupements hydrocarbonés comportant au moins 2 atomes de carbone, éventuellement interrompus par des hétéroatomes et éventuellement substitués ; RI et R3 d'une part et R2 et R4 d'autre part pouvant former ensemble avec les atomes de carbones auxquels ils se rattachent un ou plusieurs cycles accolés au cycle benzénique du composé de formule (I) ,
- n est un entier compris dans un domaine allant de 3 à 300.
23. Pneumatique selon la revendication 22, dans lequel la résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués est un composé comprenant majoritairement des motifs polyphénylène de formule générale (I) dans laquelle RI, R2, R3 et R4 représentent indépendamment les uns des autres des groupements identiques ou différents choisis parmi :
- l'hydrogène,
- les groupements hydroxy, alkoxy, halogène, amino, alkylamino, dialkylamino,
- les groupements alkyles linéaire, ramifiés ou cycliques, comprenant de 1 à 25 atomes de carbone (de préférence de 2 à 18), éventuellement interrompus par des hétéroatomes choisis parmi l'azote, l'oxygène et le soufre, et éventuellement substitués par des groupements hydroxy, alkoxy, amino, alkylamino, dialkylamino, ou halogène,
- les groupements aryles comprenant de 6 à 18 atomes de carbones (de préférence de 6 à 12), éventuellement substitués par des groupements hydroxy, alkoxy, amino, alkylamino, dialkylamino, alkyle, ou halogène.
24. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 22 ou 23, dans lequel la résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués est un composé comprenant majoritairement des motifs polyphénylène de formule générale (I) dans laquelle RI, R2, R3 et R4 représentent indépendamment les uns des autres des groupements identiques ou différents choisis parmi :
- l'hydrogène,
- les groupements hydroxy, alkoxy comportant de 1 à 6 atomes de carbone, halogène, amino, alkylamino comportant de 1 à 6 atomes de carbone, dialkylamino comportant de 2 à
12 atomes de carbone, - les groupements alkyles linéaire, ramifiés ou cycliques, comprenant de 1 à 12 atomes de carbone (de préférence de 2 à 6), éventuellement interrompus par des hétéroatomes et éventuellement substitués par des groupements hydroxy, alkoxy comportant de 1 à 6 atomes de carbone, amino, alkylamino comportant de 1 à 6 atomes de carbone, dialkylamino comportant de 2 à 12 atomes de carbone, ou halogène,
- les groupements aryles comprenant de 6 à 18 atomes de carbones (de préférence de 6 à 12), éventuellement substitués par des groupements hydroxy, alkoxy comportant de 1 à 6 atomes, amino, alkylamino comportant de 1 à 6 atomes, dialkylamino comportant de 2 à 12 atomes de carbone, alkyle comportant de 1 à 12 atomes de carbone, ou halogène.
25. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 22 à 24, dans lequel RI et R2 représentent un groupement alkyle et en particulier un groupe méthyle ; et R3 et R4 représentent des atomes d'hydrogène.
26. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 22 à 25, dans lequel la résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués est un composé comprenant majoritairement des motifs polyphénylène de formule générale (I) dans laquelle n est un entier compris dans un domaine allant de 3 à 50, de préférence de 5 à 30, mieux de 6 à 20.
27. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 22 à 26, dans lequel la résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués est un composé comprenant à plus de 80% en poids, de préférence à plus de 95% en poids, des motifs polyphénylène de formule générale (I).
28. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le taux de ladite résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués est compris dans un domaine allant de 1 à 50 pce, de préférence de 2 à 40 pce.
29. Pneumatique selon la revendication 28, dans lequel le taux de ladite résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther éventuellement substitués est compris dans un domaine allant de 2 à 30 pce, de préférence de 2 à 20 pce.
30. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la composition de la bande de roulement comprend en outre de la charge renforçante, à un taux inférieur à 80 pce, de préférence inférieur à 60 pce.
31. Pneumatique selon la revendication précédente, dans lequel le taux de charge renforçante est de 3 à 50 pce, de préférence de 5 à 40 pce.
32. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 30 ou 31, dans lequel la charge renforçante est du noir de carbone et/ou de la silice.
33. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 30 à 32, dans lequel la charge renforçante majoritaire est de la silice.
34. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 30 à 32, dans lequel la charge renforçante majoritaire est du noir de carbone.
35. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la composition de la bande de roulement ne comprend pas de système plastifiant autre que la résine thermoplastique à base de motifs polyphénylène éther, ou en comprend avec un taux total de plastifiant inférieur à 20 pce, de préférence inférieur à 15 pce.
36. Pneumatique selon la revendication précédente, dans lequel la composition de la bande de roulement comprend en outre un système de réticulation.
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